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Forschungsgebiete
Unsere Forschungsbereiche können in zwei wesentliche Aspekte unterteilt werden: 'Chemie und Energie' sowie 'Chemie der Nachhaltigkeit'. Durch unsere Forschung versuchen wir, die herausforderndsten Probleme der gegenwärtigen und nahen Zukunft der Gesellschaft anzugehen. Die zugehörigen Forschungsinstitute auf unserem Campus spielen dabei eine Schüsselrolle.
Chemie und Energie
Um den enormen Energiebedarf der Gesellschaft zu decken, müssen neue Konzepte entwickelt werden, um Energie in chemischen Bindungen zu speichern und zu nutzen. Unser Department widmet sich dabeu einer Vielzahl von Rohstoffen, synthetischen Kraftstoffen und Speichersystemen. Die Forschung erstreckt sich von der Untersuchung mikroskopischer chemischer Prozesse über die Herstellung neuer Materialien bis hin zur Entwicklung neuer Technologien.
Auf dem Weg zu einem vollständig erneuerbaren Materialkreislauf müssen vielfältige Rohstoffe jenseits von Rohöl genutzt werden. Dies erfordert die Entwicklung effizienter chemischer Umwandlungsprozesse für Rohstoffe wie Schiefergas als Brückentechnologie. Neben diesen fossilen Ressourcen dient Biomasse als Alternative für die Produktion von Energieträgern. Die Entwicklung erneuerbarer biogener Zwischenprodukte verknüpft die Forschung auf dem Gebiet von Energie und Nachhaltigkeit
Die Umwandlung von Wasser und Kohlenstoffdioxid bietet das Potenzial für die groß angelegte Produktion von synthetischen Kraftstoffen. Zu den Zielemolekülen zählen Wasserstoff sowie Kohlenwasserstoffe wie Methanol. Neue Lösungen für die Trennung und Speicherung von Gasen sind integraler Bestandteil unserer aktuellen Forschungen.
Nachhaltig erzeugter Strom erfordert die Entwicklung effizienter chemischer Systeme für die Speicherung und Freisetzung von Energie auf Abruf. Zu den Lösungen zählen neuartige Brennstoffzellen, Batterien und thermoelektrische Materialien.
Chemie der Nachhaltigkeit
Unser Planet Erde ist - energetisch gesehen - ein offenes System, aber streng geschlossen in Bezug auf die Verfügbarkeit von Materie. Innerhalb dieser Grenzen muss die Chemie der Zukunft auf die Bedürfnisse der Gesellschaft reagieren. Daher müssen wir den Anforderungen begrenzter Ressourcen gerecht werden, während wir unnötige Emissionen vermeiden, um unsere Lebensraum zu erhalten.
Viele derzeitige industrielle Prozesse sind offene chemische Kreisläufe, bei denen CO2-Emissionen anfallen oder Stoffe entstehen, für die eine Entsorgung oder Weiterverwertung gefunden werden muss. Obwohl die Chemie wichtige Lösungen bieten kann, um chemische Kreisläufe zu schließen, ist dieses Potenzial heute bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Ein Hauptaugenmerk in der Forschung liegt in den Bereichen Kohlenstoffkreislauf, Nährstoffe und Chemikalien in Wasserkreisläufen, um diese Problematik anzugehen.
Viele aktuelle chemische Prozesse leiden unter mangelnder Selektivität, erzeugen unerwünschte Nebenprodukte und verbrauchen eine übermäßige Menge an Energie. Die Katalyse ist eine Schlüsseltechnologie, die diese Herausforderungen der Prozesseffizienz angeht und gleichzeitig neue Wege zu neuartigen molekularen Strukturen eröffnet. Hauptziele in Bezug auf die Prozesseffizienz sind: Niedrigtemperatur-Transformationen, selektive Bindungsaktivierung und dynamische Selbstorganisation.
Trotz begrenzter Verfügbarkeit verlässt sich die heutige Gesellschaft auf den übermäßigen Verbrauch von Ressourcen. Dies bedeutet, dass bestehende Prozesse im Hinblick auf die Ressourceneffizienz überarbeitet werden müssen. Überschüssige Abfallströme und die begrenzte Verfügbarkeit entscheidender Ressourcen zwingen uns dazu, die Wirtschaftlichkeit chemischer Reaktionen neu zu überdenken, um eine 'Zero-Waste-Chemie' zu erreichen. Dies beinhaltet die Untersuchung von auf der Erde reichhaltig vorhandene Materialien und den Einsatz von Lichterntesystemen.