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Chemische Stoffe im Labor. Foto: Pixabay
Chemische Stoffe im Labor. Foto: Pixabay

Gedankenexperiment mit Potenzial

Forscher produzieren erstmals Wasserstoff und Dünger in einem Prozess
Wissenschaftler aus dem Ruhrgebiet haben im Labor erstmals Wasserstoff und Düngemittel in einer Reaktion gleichzeitig hergestellt. Im Labor verdoppelte sich der Wasserstoff-Output. Nach einer Anwendung im Industriemaßstab sieht es aber vorerst nicht aus.
Katharina Moser
Von Katharina Moser, Windhoek

Eine Erkenntnis, die auch für Namibias erwartete Wasserstoffindustrie von Bedeutung sein könnte: Ein Forschungsteam der Universitätsallianz Ruhr hat einen Katalysator gefunden, mit dem sich Ammoniak in den Energieträger Wasserstoff und Nitrit umwandeln lässt. Diese wiederum können leicht in Düngemittel umgewandelt werden. Das berichtete das Wissenschaftsportal Chemie.de.

Bisher waren die Herstellung von Wasserstoff und von Düngemitteln separate chemische Prozesse. Die Forscher der Universitätsallianz haben also eine Möglichkeit gefunden, beide Produktionsprozesse zu verbinden, zumindest auf Laborebene. Die Ergebnisse der Bochumer Gruppe um die Bochumer Ieva Cechanaviciute und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann zusammen mit Prof. Dr. Corina Andronescu von der Universität Duisburg-Essen erschienen in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition am 23. Juni 2024.

Wasserstoff hat ein enormes Potenzial als zukünftiger Energieträger. Bislang hakt es aber am effizienten Transport. Wie Chemie.de schreibt, wird, um Wasserstoff für den Transport zu verflüssigen, viel Energie benötigt, da er erst bei extrem tiefen Temperaturen von minus 253 Grad Celsius oder hohen Drücken flüssig wird. Alternative Konzepte sähen daher vor, Wasserstoff am Herstellungsort zu Ammoniak umzusetzen, da dieser schon bei minus 33 Grad Celsius flüssig werde und eine höhere Energiedichte habe. „Ein Tanker gefüllt mit flüssigem Ammoniak würde etwa 2,5-mal mehr Energie transportieren als ein Tanker gefüllt mit flüssigem Wasserstoff“, sagt Schuhmann. Am Ankunftsort muss Ammoniak dann wieder in Wasserstoff umgewandelt werden. Das geschehe durch die umgekehrte Haber-Bosch-Reaktion, in der Ammoniak (NH3) in Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) umgesetzt wird. Von den beiden Produkten kann allerdings nur der Wasserstoff gewinnbringend genutzt werden, berichtet Chemie.de.

„Wir hatten daher die Idee, die umgekehrte Haber-Bosch-Reaktion mit einer zweiten Elektrolyse von Wasser zu verknüpfen und dabei statt Stickstoff ein Produkt zu erzeugen, das man leicht für die Produktion von Dünger verwenden kann, wie Nitrit oder Nitrat“, zitiert das Wissenschaftsportal Ieva Cechanaviciute. In der Reaktion würden also Ammoniak (NH3) und Wasser (H2O) verbraucht, um Nitrit (NO2-) und Wasserstoff (H2) zu erzeugen. Anders als in der umgekehrten Haber-Bosch-Reaktion werde der Wasserstoff-Output verdoppelt, und es entstehe zudem statt nicht verwertbarem Stickstoff überwiegend Nitrit, das leicht zu Dünger weiterverarbeitet werden könne.

Für die Reaktion nutzten die Forscher Gasdiffusionselektroden, in die Ammoniak als Gas eingefügt werden kann. „Das wurde zuvor nie gemacht“, erläutert Wolfgang Schuhmann. „Ammoniak wurde immer in gelöster Form genutzt.“

Bislang handelt es sich bei dieser Forschung aber in erster Linie um ein Gedankenexperiment. Schuhmann sagt: „Wir sind weit entfernt von einer technischen Umsetzung im Industriemaßstab.“

Kommentar

Allgemeine Zeitung 2025-02-19

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