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Fr, 09.02.2018 06:10
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pte20180209003 Umwelt/Energie, Forschung/Technologie

Ammoniak: Kat steigert Effektivität der Produktion

Düngemittel lassen sich künftig einfacher und weitaus billiger herstellen
Hideo Hosono: neuer Katalysator hat großes Potenzial (Foto: titech.ac.jp)
Hideo Hosono: neuer Katalysator hat großes Potenzial (Foto: titech.ac.jp)

Tokio (pte003/09.02.2018/06:10) - Forscher des Tokyo Institute of Technology http://www.titech.ac.jp/english haben die Effektivität der Ammoniak-Produktion um das 100-Fache gesteigert. Möglich wird die Herstellung eines der wichtigsten Basismaterialien der chemischen Industrie zudem bei nur 300 Grad Celsius. Zum Vergleich: Bei den heute eingesetzten Katalysatoren sind bis zu 200 Grad mehr nötig. Die Bedeutung der Innovation ist somit groß. Pro Jahr werden rund 150 Mio. Tonnen Ammoniak hergestellt. Ein großer Teil davon wird zu Stickstoffdünger verarbeitet.

Spurenelemente als Schlüssel

Ein Katalysator ist ein Reaktionsvermittler. Er zwingt Elemente oder Moleküle, die selbst unter extremen Bedingungen nicht miteinander reagieren, sich zu einem neuen Stoff zu verbinden. Im Fall Ammoniak sind es Stickstoff und Wasserstoff. Der neue Kat besteht im Grunde aus Kalziumamid, das sind Kalzium-Ionen, an denen eine Aminogruppe hängt. Dieses Gebilde ist noch nicht sonderlich effektiv. Erst wenn Spuren von Barium, das mit Nanopartikeln aus Ruthenium angereichert ist, zugefügt werden, entwickelt das Material seine Stärke.

Ammoniak besteht aus einem Stickstoff-Aom, das sich mit drei Wasserstoff-Atomen zusammengetan hat. Bei Raumtemperatur ist es gasförmig und hat einen stechenden Geruch. Doch schon bei einem Druck von zehn bar verflüssigt es sich. Aus diesem Grund gilt Ammoniak als Speicher für Wasserstoff, der für die Stromproduktion in Brennstoffzellen benötigt wird, beispielsweise in umweltschonenden, da emissionsfreien Elektrofahrzeugen.

Gewaltige innere Oberfläche

Um den Katalysator herzustellen reicht es nicht, die Ausgangsmaterialien zu vermischen. Das Team um Hideo Hosono, Michikazu Hara und Masaaki Kitano erhitzte das Pulvergemisch auf 400 Grad Celsius. Dabei entstand ein poröses Objekt mit einer gewaltigen inneren Oberfläche. Pro Gramm sind es 100 Quadratmeter. Acht Gramm entsprechen der Fläche eines Handball-Spielfelds. Je poröser ein Material ist, desto größer ist auch die katalytische Wirkung.

Bisher wird Ammoniak in sehr großen Anlagen erzeugt. Sonst wäre die Produktion wegen des benötigten hohen Drucks von bis zu 250 bar und Prozesstemperaturen von bis zu 500 Grad Celsius unwirtschaftlich. Das Ammoniak wird anschließend an die Verbraucher geliefert, etwa Düngemittelfabriken. Der Transportaufwand ist gewaltig. Da ließe sich einiges einsparen. Denn mit dem neuen Katalysator ist eine dezentrale Ammoniak-Produktion möglich.

(Ende)

Aussender: pressetext.redaktion
Ansprechpartner: Wolfgang Kempkens
Tel.: +43-1-81140-300
E-Mail:
Website: www.pressetext.com
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