27.05.2016 - Technische Universität Berlin

Damit das Wasser der Ozeane trinkbar wird

Aus Meerwasser soll mit Hilfe des Sonnenlichts Trinkwasser, Wasserstoff und Strom gewonnen werden

Die trockensten Wüsten der Erde grenzen häufig an Ozeane. Gleichzeitig sind sie diejenigen Regionen mit einem großen Trinkwasserproblem. Sonnenlicht wiederum gibt es im Überfluss, mit dessen Hilfe aus dem salzigen Meerwasser zunächst Wasserstoff als solarer Energiespeicher erzeugt werden kann, aus dem dann „on demand“ Trinkwasser und nutzbarer Strom gewonnen wird. Für diese chemische Reaktionskaskade aber braucht man maßgeschneiderte Funktionsmaterialien, sogenannte Selektivkatalysatoren.

Mit ihrer Erforschung beschäftigt sich ein neues Verbundprojekt („Selective bifunctional catalysts for regenerative seawater splitting”) am Fachgebiet Elektrochemische Katalyse und Materialien. Unter Leitung von Prof. Dr. Peter Strasser sollen die chemischen Grundlagen der Herstellung, Struktur, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit solch neuartiger reversibler Katalysatormaterialien für gekoppelte katalytische Reaktionskaskaden untersucht werden.

Salzhaltiges Meerwasser mit Hilfe von Sonnenlicht in Trinkwasser zu verwandeln, beruht auf der elektrolytischen Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch elektrischen Strom. Die elektrolytische Spaltung wurde im Jahre 1800 entdeckt. Seitdem wurden die wissenschaftlichen Grundlagen dieses katalytischen Prozesses in vielen Einzelheiten erforscht. Die Verwendung von Reinstwasser war dabei eine wichtige Voraussetzung, da sonst störende katalytische Nebenreaktionen stattfinden können. Reinstwasser ist aber eine kostbare Ressource und in den sonnenreichen Gegenden meist nicht ausreichend verfügbar.

Durch die Entwicklung von sogenannten Selektivkatalysatoren für die elektrochemische Wasserelektrolyse könnte es jedoch möglich werden, selbst stark salzhaltiges Meerwasser für die Spaltung von Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht einzusetzen. Der dabei entstehende gasförmige Wasserstoff kann anschließend elektrokatalytisch mit Luftsauerstoff in der Umkehrreaktion zur Reaktion gebracht werden, woraus Reinstwasser und Strom erzeugt werden. Bisher sind die chemischen Grundlagen solch hoch selektiver Katalysatoren für die Meerwasserelektrolyse nicht erforscht. Darüber hinaus wäre es wünschenswert, wenn ein einziger elektrochemischer Reaktor beide Funktionen, also die Meerwasserspaltung und die Umwandlung des molekularen Wasserstoffes in Strom und Reinstwasser, in sich vereinen könnte. Dazu müssen jedoch Katalysatoren entwickelt werden, die zugleich sehr flexibel und spezialisiert sind. Denn neben der Spaltung des salzhaltigen Meerwassers in Wasserstoff sollen sie auch über die Fähigkeit verfügen, diesen in Strom und Reinstwasser umzuwandeln. „Das stellt besonders hohe Anforderungen an die zu untersuchenden Nanomaterialien“, sagt Prof. Dr. Peter Strasser, „aber wenn es gelänge, solche Katalysatoren zu entwickeln und alle katalytischen Prozesse der Spaltung und Umwandlung in einem einzigen elektrochemischen Reaktor ablaufen zu lassen, wäre das eine sehr elegante Lösung für Energie- und Wasserprobleme“.

Das Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 300.000 Euro für drei Jahre gefördert. Die TU-Chemiker arbeiten mit Partnern der Max-Planck-Gesellschaft und der FU Berlin zusammen.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Freie Universität Berlin
Mehr über TU Berlin
  • News

    Das INKULAB an der TU Berlin bietet Laborplätze für Gründer

    Am 26. Oktober 2020 übergaben die WISTA Management GmbH und die IHK Berlin das Inkulab, eine vollausgestattete Laborcontainer-Anlage, an die Technische Universität Berlin. Ziel des Inkulabs ist es, Gründern aus den Life-Sciences, der Grünen Chemie und der Nanotechnologie durch die Bereitste ... mehr

    Salzwasser statt Trinkwasser

    Wasserstoff als Energieträger könnte ein wesentlicher Eckpfeiler einer neuen, CO2-neutralen Energieversorgung werden. Idealerweise wird die dafür notwendige Elektrolyse von Wasser durch erneuerbare Energiequellen wie Sonne, Wasser, Geothermie oder Wind angetrieben. Der heutige Stand der Tec ... mehr

    Synthetisches Pilzgift

    Der Grüne Knollenblätterpilz ist hochgiftig. Ein Teil seiner Giftstoffe könnte aber auch heilbringend sein: Amanitine gelten als mögliche Wirkstoffkomponenten Antikörper-basierter Krebstherapien. Deutsche Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun eine neue Syntheserou ... mehr

  • Videos

    Science friction: Adhesion of complex shapes

    We investigate experimentally and numerically adhesion of contacts having complex shape. mehr

    Katalysatoren für die Umwandlung von Methan

    Methan ist Hauptbestandteil von Biogas und Erdgas. Bei der Erdölförderung werden Milliarden Kubikmeter Methan ungenutzt abgefackelt, weil oft wirtschaftliche Transportmöglichkeiten fehlen. Dieses Problem will der Berliner Exzellenzcluster „Unifying Concepts in Catalysis“ (UniCat) mit Hilfe ... mehr

  • q&more Artikel

    Wasser statt Mineralöl

    Grundlage vieler Medikamente sind Wirkstoffe aus chiralen Bausteinen. Für die chemische Herstellung sind teure Edelmetallkatalysatoren notwendig, die sich aufgrund ihrer thermischen Instabilität bei höheren Temperaturen zersetzen und daher nur einmal verwendet werden können. mehr

    David gegen Goliath

    Wo der Laie nur ekligen Schimmel sieht, offenbart sich beim Blick durch das Mikroskop eine ganz besondere Welt der Ästhetik. Ein ­filigranes Netzwerk aus lang gestreckten und verzweigten Pilz­hyphen durchsetzt das Substrat, Lufthyphen erobern den Luftraum und bilden farbige Sporen, mit dene ... mehr

  • Autoren

    Dr.-Ing. Henriette Nowothnick

    Jg. 1980, studierte Chemie an der Technischen Universität Berlin. Sie promovierte 2010 in der Arbeitsgruppe von Prof. R. Schomäcker über die Reaktionsführung der Suzuki-Kupplung in Mikro­emulsionen mit dem Ziel des Katalysator Re-using und der Produktisolierung. 2011 bis 2012 arbeitete sie ... mehr

    Dipl. Ing. Sonja Jost

    Jg. 1980, studierte Wirtschafts­ingenieurwesen / Technische Chemie an der Technischen Universität Berlin. Von 2006 bis 2011 erhielt sie verschiedene Forschungsstipendien im Bereich der homogenen chiralen Katalyse. 2011 bis 2012 war sie Projektleiterin eines Drittmittelprojekts zum Thema „Ka ... mehr

    Prof. Dr. Vera Meyer

    Vera Meyer, geb. 1970, studierte Biotechnologie an der Universität ­Sofia und der Technischen Universität Berlin, wo sie 2001 promovierte. Nach Forschungs- aufenthalten am Imperial College London und der Universität Leiden habilitierte sie 2008 an der Technischen Universität Berlin. Von 200 ... mehr