Abstract:

Die meisten Produktionsprozesse in der chemischen Industrie beruhen auf festen Katalysatoren, die die Temperatur von Reaktionen senken, sie zu den gewünschten Produkten führen oder sie überhaupt erst ermöglichen. Auch für die Transformation unserer Energiesysteme ist die heterogene Katalyse eine Schlüsseltechnologie. Trotz der enormen Bedeutung der heterogenen Katalyse und der Fortschritte, die beim Verständnis der Prozesse auf molekularer Ebene erzielt wurden, erfolgt die Entdeckung neuer Katalysatoren immer noch weitgehend auf empirischer Basis. Hochdurchsatzmethoden haben in den letzten zwei Jahrzehnten dazu beigetragen, die Entdeckung mit neuen experimentellen und datenwissenschaftlichen Methoden zu beschleunigen. Solche Verfahren sind inzwischen industrielle Praxis, wobei die vom Referenten gegründete Heidelberger Hochdurchsatz-Experimentierfirma hte mit inzwischen rund 350 Mitarbeitern Marktführer ist.

Eine neuere Entwicklung steht ebenfalls kurz davor, kommerziell relevant zu werden: die Mechanokatalyse, d. h. die Verwendung von Katalysatoren bei chemischen Umwandlungen unter Zufuhr von mechanischer Energie – meist in Kugelmühlen – eröffnet neue Möglichkeiten für eine nachhaltigere chemische Produktion. Die Reaktionen laufen unter milderen Bedingungen und oft mit höherer Ausbeute an Zielprodukten ab, und es werden mehrere Beispiele hervorgehoben, darunter die Möglichkeit, das Haber-Bosch-Verfahren, das für die weltweite Versorgung mit Ammoniakdünger benötigt wird, bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck statt bei etwa 450 °C und 200 bar durchzuführen. Auch in diesem Bereich nehmen Start-up-Unternehmen ihre Tätigkeit auf, und es ist absehbar, dass solche Ansätze in die kommerzielle Praxis eingehen werden.

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