5 - Katalyse und Katalysatoren. Einführung [ID:52719]
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Ja, auch ich freue mich sehr, hier zu sein und vor allen Dingen auch die Vortragsreihe zur

Katalyse zu eröffnen. Daher ist das ein bisschen breiter gefasst. Ich werde nicht sehr in die

Details geben, weil meine Kollegen nächste Woche und ich glaube in drei Wochen nochmal ein bisschen

detaillierter über ihre Bereiche sprechen. Ich spreche heute über die Katalyse als Treiber für

Nachhaltigkeit, denn die Katalyse ist tatsächlich essentiell, um zukunftsrelevante Ausrichtung unserer

Industrie hinzubekommen. Und dass Nachhaltigkeit nicht nur für Katalyse wichtig ist, sondern

tatsächlich auch für die Menschheit, das haben auch die United Nations schon definiert oder gesehen,

dass das eine Herausforderung für die Menschheit ist und hat deswegen 17 Nachhaltigkeitsziele

definiert, die sich nicht nur auf technische Prozesse orientieren, wie wir es eigentlich machen,

sondern auch auf soziale Aspekte, Bildung, Hunger, die Verfügbarkeit von Wasser. Die Katalyse kann

natürlich in den sozialen Aspekten nicht mithelfen, aber sie kann vor allen Dingen in diesen vier

Bereichen mehr Technik liefern, die tatsächlich nachhaltiger ist und neue Prozesse ermöglichen.

Und Herausforderungen für die Menschheit zu lösen, das hat die Katalyse bereits einmal schon gezeigt,

dass es geht. Es ist zwar ein ganz anderes Thema, aber Anfang des 19. Jahrhunderts wurde klar,

dass die Menschheit oder die Menschen auf der Erde sehr viele werden und dass es schwierig wird,

diese vielen Menschen mit den limitierten Ressourcen, die wir auf der Erde haben,

tatsächlich zu füttern. Und dieser schlaue Mann, William Groves, ist Physiker und Chemiker gewesen

und er hat bereits im Jahr 1898 festgestellt, und ich zitiere hier jetzt mal kurz, dass es zu viele

Menschen auf der Erde geben wird und die limitierten Ressourcen der Erde die Menschheit

nicht mehr verpflegen können und dass wir deswegen in ein kolossales Dilemma laufen. Und dass es

notwendig wird, aus dem Labor Methoden zu finden, mit denen man Stickstoff als Dünger aus der

Atmosphäre fixieren kann, um sie leicht zugänglich zu den Pflanzen zu geben. Anderes Thema aber,

wir sehen eine Weltbevölkerung von über acht Milliarden und das ist der Stand heute. Und wir

sehen, wir haben es geschafft, wir alle kriegen genug zu essen und die Lösung, die hier angesprochen

ist, ist der sogenannte Haber-Bosch-Prozess. Dieser Haber-Bosch-Prozess schafft es, aus Stickstoff,

aus der Luft zusammen mit Wasserstoff, Amaniak herzustellen und dieser Amaniak wird verwendet

in der Synthese von Salpethasäure, also ein chemisches Intermediat, aber vor allen Dingen

auch in der Synthese von Düngemitteln und in weiteren chemischen Stoffen wie Polymere und

Sprengstoffe. Und schwierig war das Ganze, weil das ganze thermodynamisch sehr stark limitiert ist.

Und man muss sowohl Stickstoff aus der Luft bekommen und auch irgendwo her das Wasserstoff

bekommen und all diese Prozesse, über die ich jetzt rede, werden katalysiert. Das heißt, wir

müssen unser Wasserstoff herstellen. Damals hat man das noch oder auch heutzutage wird es noch aus

Methan hergestellt, im sogenannten Steam Reforming und wir brauchen Stickstoff, das über partielle

Oxidation mit Luft hergestellt wird oder bereitgestellt wird. Und wir sehen hier unten das

Fließbild von diesem ganzen Prozess, also von der Bereitstellung für Stickstoff und Wasserstoff

bis hin am Ende zum Amaniak. Und was wir sehen, im ersten Schritt haben wir einen katalytischen Schritt,

dort läuft das Steam Reforming ab, das heißt das Wasserstoff wird dort hergestellt. Im Folgeschritt

findet diese Methan, partielle Oxidation mit Luft statt und Luft ist eine Mischung aus Stickstoff

und Sauerstoff und hauptsächlich Stickstoff drin und der Sauerstoff reagiert ab und der Stickstoff

bleibt drin und in dem Fall wird sozusagen Stickstoff für den Prozess bereitgestellt. Im nächsten

Schritt findet dann eine weitere Umwandlung von hergestellten CO und CO2 über eine sogenannte

Wassergas-Schiftreaktion statt, auch katalytisch. Dann müssen wir unsere Gase aufreinigen, das

findet hier in der Mitte statt, das heißt das Wasserabtrennen, sodass wirklich nur noch

Stickstoff und Wasserstoff in unseren eigentlichen Synthesereaktor laufen und der Synthesereaktor,

wo das Amaniak hergestellt wird, findet, ist dieser hier. Und auch hier dieser Schritt ist

katalytisch, er läuft bei sehr hohen Temperaturen ab, 450 Grad und bei extrem hohen Drücken und da

sieht man schon, wie schwierig es ist, eigentlich über diese zwei Verbindungen direkt Amaniak

herzustellen, um dann tatsächlich auch das Düngemittel herstellen zu können. Aber es ist

möglich und es wurde geschafft und heutzutage ist das einer der größten Prozesse in der chemischen

Industrie und der wird weiterhin, also Intermediat, ist Amaniak sehr wichtig, aber auch für die

Teil einer Videoserie :

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

00:53:43 Min

Aufnahmedatum

2024-06-13

Hochgeladen am

2024-06-18 15:36:03

Sprache

de-DE

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