Projekt

Das Projekt zielt auf die Entwicklung eines Mikroreaktorsystems ab, welches das Prinzip der Photosynthese technisch kopiert: aus CO2 entstehen mit Hilfe von Lichtenergie Chemikalien als Rohstoffbasis für weitere Prozesse. Um dieses Ziel zu erreichen sollen Hochleistungs-LEDs in Kombination mit einem neuartigen, überwiegend Kohlenstoff-basierten Photokatalysator in dem Mikroreaktor eingesetzt werden. Seit Millionen von Jahren nutzen Pflanzen Sonnenlicht, um Kohlendioxid in nutzbare und speicherbare Kohlenstoffverbindungen umzuwandeln. Das derzeit vor allem als Treibhausgas gesehene CO2 wird dabei als Rohstoff genutzt.

Ziel des Projektes ist, unter Beweis zu stellen, dass CO2 unter umweltfreundlichen Bedingungen in chemische C1-Bausteine, wie beispielsweise Methanol umgewandelt werden kann.

Die technische Nachbildung der Photosynthese ist kompliziert und bei bisher entwickelten Verfahren konnten nur geringe Mengen des eingesetzten Lichts genutzt werden. In diesem Projekt soll ein Mikroreaktorsystem mit Diamant-Photokatalysator die Aufgabe von Pflanzenzellen mit Chloroplasten bei der Photosynthese übernehmen.

Im Projekt wurde ein mikrostrukturierter Reaktor entwickelt und in einer Laboranlage kontinuierlich getestet. Der Photokatalysator besteht aus mikrostrukturierten Metallträgerplatten, die mit künstlichem Diamant beschichtet sind. Die Beschaffenheit der Diamantoberfläche, die als Katalysator fungiert, wurde mittels hochauflösender Elektronenmikroskopie und Raman-Spektroskopie charakterisiert. Neben der Reaktortechnik nimmt die chemische Optimierung von Diamant als Photokatalysator eine Schlüsselrolle im Projekt ein. Zudem wurde die Herstellung von lichtaktiven Schichten auf der Diamantoberfläche aus Funktionsmolekülen untersucht.

Des Weiteren wurden maßgeschneiderte Lichtquellen für die Photokatalyse im Mikroreaktor entwickelt. Dazu wurde ein modulares Konzept mit Hochleistung-LED-Arrays und dazugehörigen Steuereinheiten geplant.