Neue Methoden im Kampf gegen den Klimawandel
Vom 29. August bis zum 2. September haben sich rund 100 Forscherinnen und Forscher aus insgesamt 19 verschiedenen Ländern in Villars-sur-Ollon getroffen, um unterschiedliche technologische Konzepte der Kohlendioxid-Konversion zu diskutieren. Organisiert wurde die Summer School von Peter Broekmann und Matthias Arenz vom Departement für Chemie und Biochemie (DCB) der Universität Bern.
Die zunehmende Anreicherung des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) in unserer Atmosphäre infolge der Verbrennung von fossilen Brennstoffen gilt heute – wissenschaftlich gesichert – als eine der Hauptursachen der sich rasant beschleunigenden globalen Klimaerwärmung. Ein zunehmend wichtiger werdender Lösungsansatz dieses Problems besteht in der chemischen Rücküberführung von Kohlendioxidid in wertvollere Produkte, genannt CO2-Konversion. Dem Schlagwort «CO2-to-value», unter dem dieses hochaktuelle Thema in jüngster Zeit zusammengefasst wird, war auch die Sommerschule des DCB der Universität Bern gewidmet.
Ein Problem, viele Lösungsansätze
Die insgesamt 10 eingeladenen Dozentinnnen und Dozenten haben sich in ihren Vorträgen im Wesentlichen auf drei grosse Themenbereiche fokussiert.
Von Christoph Müller von der ETH Zürich und Paul Dyson von der EPF Lausanne wurden zunächst eine Reihe von möglichen Verfahren aufgezeigt, wie das CO2 aus der Atmosphäre bzw. aus den Verbrennungsabgasen fossiler Brennstoffe effektiv herausgefiltert, gereinigt, aufkonzentriert und dann schliesslich einer weiteren Verwertung zugeführt werden könnte (sog. «CO2 capture»).
In den sich daran anschliessenden Beiträgen von Christoph Coperet (ETH Zürich), Atsushi Urakawa (Institute of Chemical Research of Catalonia, Barcelona) und Malte Behrens (Universität Duisburg-Essen) wurde dann die katalytische Reaktion von Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methanol als eine mögliche Form der Verwertung von CO2 vorgestellt. Methanol gilt derzeit als einer der wichtigsten synthetischen Energieträger der Zukunft.
Eine besonders vielversprechende Herangehensweise an die CO2-Konversion wurde zum Abschluss der Sommerschule diskutiert. Gleich fünf Referierende von verschiedenen europäischen sowie US-amerikanischen Universitäten und aus der Industrie widmeten sich dem sogenannten «power-to-value»-Konzept. Dieses besteht in einer sogenannten elektrochemischen Umsetzung von CO2, bei der elektrischer Strom verwendet wird, um die äusserst stabilen CO2-Moleküle zur Reaktion zu bringen. Der Ansatz bietet zudem die einzigartige Chance, überschüssige elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen in den Reaktionsprodukten dieser elektrochemischen CO2-Konversion chemisch zu speichern.
Hohe Relevanz des Themas
Im Mittelpunkt der Sommerschule standen nicht nur die fundamentalen wissenschaftlichen Grundlagen einer zukünftigen CO2-Technologie, sondern auch deren potentielle industrielle Anwendung. Vertreter der Siemens AG haben in diesem Zusammenhang insbesondere durch eine detaillierte Analyse der wirtschaftlichen Machbarkeit und Nachhaltigkeit verschiedener CO2-Konversionsprozesse zur Diskussion beigetragen. Da sich CO2 am Ende der Verbrennungskette fossiler Brennstoffe befindet, ist die CO2-Konversion selbst stets mit einem erheblichen Energieaufwand verbunden, der beispielsweise aus erneuerbaren Energiequellen gespeist werden könnte. Dass neben der Siemens AG mit Shell Emerging Technologies noch ein weiteres privatwirtschaftliches Unternehmen in Villars vor Ort war, spricht für die hohe Aktualität und ökonomische Relevanz dieses Forschungs- und Entwicklungsthemas.
Diskussion aktueller Forschungsergebnisse
Intensiv diskutiert wurden auch ganz aktuelle Forschungsergebnisse der Teilnehmenden der Sommerschule. Während zwei abendlichen Postersitzungen hatten Doktorandinnen, Doktoranden und Postdoktorierende Gelegenheit, ihre eigenen Forschungsbeiträge zur CO2-Thematik vorzustellen und mit den internationalen Fachpersonen aus dem akademischen und industriellen Umfeld zu diskutieren.
Katalysatorentwicklung für die Kohlendioxid-Konversion
Die diesjährige Sommerschule wurde von Peter Broekmann und Matthias Arenz vom Departement für Chemie und Biochemie (DCB) der Universität Bern organisiert. Seit 2014 ist die Universität Bern über die Forschungsgruppe von Peter Broekmann Partner im Swiss Competence Center for Energy Reserach Heat and Electricity Storage (SCCER HaE). Die chemische bzw. elektrochemische Umwandlung von CO2 spielt eine zentrale Rolle in diesem Kompetenzzentrum. Dazu trägt die Universität Bern mit einem Projekt zur Katalysatorentwicklung für die CO2-Konversion bei. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit anderen Partnern im SCCER HaE, insbesondere mit Christophe Coperet (ETH Zürich), Paul Dyson (EPF Lausanne) und Thomas Schmidt vom Paul-Scherrer-Institut in Villigen.
Mehr zum Swiss Competence Center for Energy Research Heat and Electricity Storage (SCCER HaE)
Zu den Organisatoren der Sommerschule
Peter Broekmann ist seit 2008 Dozent am Departement für Chemie und Biochemie und leitet dort Gruppe für Oberflächenelektrochemie. Nach seinem Chemiestudium an der Universität Bonn arbeitete Peter Broekmann als Postdoc an der Universität von Twente (Niederlanden) sowie als Laborleiter bei der BASF SE in Ludwigshafen (Deutschland).
Kontakt
PD Dr. Peter Broekmann
Universität Bern
Departement für Chemie und Biochemie (DCB)
Telefon direkt: +41 31 631 43 17
Telefon Institution: +41 31 631 42 43
Email: peter.broekmann@dcb.unibe.ch
Matthias Arenz ist seit 2016 Professor am Departement für Chemie und Biochemie. Im Zentrum seiner Forschungstätigkeit stehen Materialien und Prozesse zur elektrokatalytischen Energieumwandlung. Er promovierte 2002 in physikalischer Chemie unter Klaus Wandelt in Bonn. Vor seiner Berufung zum Professor war er unter anderem an der University of California und der Technischen Universität München tätig.
Kontakt
Prof. Dr. Matthias Arenz
Universität Bern
Departement für Chemie und Biochemie (DCB)
Telefon Institution: +41 31 631 42 43
Email: matthias.arenz@dcb.unibe.ch