PRODIGY – PROzessentwicklung in Der Gas-Feststoff PhotokatalYse für die Reduktion von CO2
Beschreibung
Ziel des Projekts ist es, CO2 in einem heterogen photokatalytischen Prozess als Rohstoff zu nutzen, um dadurch direkt Produkte mit hoher Wertschöpfung zu generieren, die weiteren Eingang in die chemische Produktionskette finden können. In PRODIGY sollen Photokatalysatoren entwickelt werden, die für die Umwandlung von CO2 sichtbares Licht nutzen können, da viele der bisherigen Katalysatoren (z.B. TiO2) nur unter UV-bestrahlung aktiv sind. Als Photokatalysatoren sollen Käfig- und Blattstrukturen auf Kohlenstoffbasis mit gebundenen katalytisch aktiven Stellen verwendet werden. Zusätzlich werden Materialien entwickelt, die das sichtbare Licht durch Plasmonresonanz nutzen können. Studien zur Ladungsträgerdynamik werden die Materialentwicklung begleiten, um nicht nur die katalytischen, sondern auch die optoelektronischen Elementarschritte und den Ladungsträgertransfer zu optimieren. Die photokatalytischen Reaktionen mit CO2 sind dabei sehr unterschiedlich. Zum einen können aus der Reaktion von CO2 mit Olefinen direkt Oxygenate (z. B. Essigsäure, Acetaldehyd, Acrylsäure) in nur einem Syntheseschritt und zum anderen kann in der Trockenreformierung von CH4 mit CO2 Synthesegas (CO + H2) erhalten werden. Die dabei angestrebten milderen Reaktionsbedingungen unter Verwendung von sichtbarem Licht ermöglichen eine höhere Selektivität und weniger Einschränkungen hinsichtlich der betrieblichen und technischen Anforderungen, was eine dezentrale Produktion ermöglicht. Um zu überprüfen, ob die entwickelten Prozesse, die CO2 wieder in die chemische Wertschöpfungskette einbringen, wirklich wirtschaftlich und ökologisch rentabel sind, werden von Beginn des Projekts an begleitende Nachhaltigkeitsstudien durchgeführt und der genaue Projektfokus darauf basierend optimiert.
Laufzeit: 01.03.2020- 29.02.2023
Projektpartner
Prof. Jennifer Strunk (LIKAT, Rostock)
Prof. Michael Wark (Uni Oldenburg)
Prof. Arne Thomas (TU Berlin)
Prof. Thomas Schedel-Niedrig (HZB, Berlin)
Prof. Reinhard Schomäcker (TU Berlin)
Dr. Andreas Patyk (KIT ITAS, Karlsruhe)
Förderung
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Dr. Minoo Tasbihi