Chemie kann die Energiewende ermöglichen

Professor Peter Wasserscheid erforscht die effektivere Nutzung von Rohstoffen - 07.02. 14:44 Uhr

Erlangen  - Wer würde als junger Mensch nicht gern die Welt retten? Fast jeder seiner Studenten, glaubt Professor Peter Wasserscheid. Dabei denken die wenigsten Abiturienten daran, dass ihnen dabei ein Studium des Chemie- und Bioingenieurwesens oder der Chemie weiterhelfen könnte. Der Erlanger Wissenschaftler, Inhaber des Lehrstuhls für Reaktionstechnik und Leiter des Instituts für Chemie und Bioingenieurwesen, hebt aber gerade auf die gesellschaftliche Bedeutung seiner Tätigkeit ab, wenn er seine Forschungsprojekte erklärt.

Die bunten Klötzchen im Büro von Professor Peter Wasserscheid dienen dazu, Studenten und Gästen die Hintergründe der besonders niedrigen Schmelzpunkte von ionischen Flüssigkeiten zu erklären.

Foto: Hagen Gerullis

Die bunten Klötzchen im Büro von Professor Peter Wasserscheid dienen dazu, Studenten und Gästen die Hintergründe der besonders niedrigen Schmelzpunkte von ionischen Flüssigkeiten zu erklären.

Foto: Hagen Gerullis

In dem Labor auf dem Gelände der Technischen Fakultät in Erlangen werden Reaktionsbeschleuniger, sogenannte Katalysatoren, getestet. Sie sorgen dafür, dass chemische Prozesse effektiver ablaufen. Was sich zunächst nach einem Nischenthema anhört, hat aus der Sicht von Wasserscheid globale Bedeutung. Für ihn stellt sich nämlich die Frage, wie der momentane Lebensstandard gehalten werden kann, ohne endliche Rohstoffe aufzubrauchen. Effizienzsteigerung leistet hier einen entscheidenden Beitrag, meint er und schließt das Beispiel von den steigenden Kraftstoffpreisen an.

Katalysatorenforschung hilft beim Energiesparen

Früher habe ein Verbrennungsmotor zwischen zehn und fünfzehn Liter Benzin für dieselbe Strecke verbraucht, für die heute fünf Liter benötigt werden. Diese Entwicklung habe dazu geführt, dass die Preissteigerung für Kraftstoffe der vergangenen 30 Jahre überhaupt gesellschaftlich akzeptiert wurde. Wenn man von Katalysatorforschung spricht, dürfe man nicht nur an die Reinigung von Autoabgasen denken. Die moderne Katalysatorforschung hat gewaltige Effizienzsteigerungen in industriellen Stoffumwandlungsverfahren errmöglicht, die dazu führen, dass Raffinerien, chemische Fabriken und pharmazeutische Unternehmen heute deutlich weniger Rohstoffe und Energie verbrauchen, um die gleiche Produktmenge herzustellen.

Am meisten Interesse an seinem Forschungsgebiet besteht bei der chemischen Industrie, erklärt Wasserscheid. Vieles von dem, was in den Versuchsanlagen auf dem Universitätsgelände entwickelt und entdeckt wird, finde in einer Zeitachse von fünf bis zehn Jahren in der Industrie eine Anwendung. „An uns wenden sich Auftraggeber aus der Industrie, die Probleme lösen wollen“, verdeutlicht der Professor. Er habe aber durchaus die Freiheit, auszuwählen, welche Themen angenommen werden. Für rein militärische Anwendungen arbeitet er aus Überzeugung nicht, verrät der erfolgreiche Wissenschaftler.

Umso lieber widmet er sich Projekten, die durch Vermeidung von industriellen Abfällen hohes Umweltentlastungspotenzial haben. „Forschung ist etwas, das nicht durch unendliche Resourcen in beliebiger Weise beschleunigt werden kann“, stellt er klar. „Es braucht neben Geld und ausreichend Laborraum vor allem gut ausgebildete Wissenschaftler, gute Konzepte und am Ende auch das Glück des Tüchtigen“.

Allerdings ist die Messlatte des leidenschaftlichen Forschers sehr hoch. Immerhin ist sein Name eng mit der Entwicklung und technischen Anwendung von ionischen Flüssigkeiten verbunden. Dies sind bei Raumtemperatur flüssige Salze, die als neue flüssige Materialien einzigartige Eigenschaften aufweisen. Weil ionische Flüssigkeiten völlig neuartige Konzepte in der Katalysatorforschung ermöglichen, können beispielsweise bei der Produktion eines wichtigen Kunststoffadditivs erhebliche Mengen an Rohstoff eingespart werden. Als direkte Folge dieser Innovation ergibt sich für die gleiche Produktmenge ein wesentlich geringerer Erdölverbrauch.

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Erlebnis Wissenschaft - Energie der Zukunft aus dem Chemielabor

Peter Wasserscheid ist Chemiker aus Leidenschaft. Der Professor erklärt, wie man mit chemischen Verfahren Rohstoffe schonen kann und warum Katalysatoren nicht nur in Autos wichtig sind. Außerdem hat er gewisse Anforderung an seine Studenten.

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Was sich kompliziert anhört, ist tatsächlich eine komplexe Materie. Aber es ist nicht nur ein Mess-und Rechenvorgang, wie es sich der Laie vielleicht vorstellt, wenn er an wissenschaftliche Experimente denkt. „Es wäre falsch zu behaupten, dass in der ingenieurwissenschaftlichen Forschung keine Kreativität gefragt ist“, betont Wasserscheid. Es sei nur eine andere Art von Kreativität als beim Musizieren oder Zeichnen. Es geht in seiner Disziplin um die Entwicklung neuer technischer Lösungen für die Probleme einer sich hochdynamisch verändernden Welt.

Bei der Suche nach Energiespeichersystemen, die Solarstrom auch nachts zur Verfügung stellen können, ist sein Lehrstuhl ebenfalls ganz vorne. In Kooperation mit mehreren Erlanger Kollegen des Exzellenzclusters „Engineering of Advanced Materials“ wird untersucht, welche Eigenschaften bei flüssigen Wasserstoffträgern – Stichwort „Carbazol-Forschung“ – notwendig sind, um sie in verschiedenen Anwendungsszenarien einzusetzen. Überhaupt ist die Energiewende ein zentrales Thema in den Arbeiten von Wasserscheid. Der Professor engagiert sich beim Energie-Campus Nürnberg und leitet dort die Gruppe „Transport“, in der unterschiedliche Konzepte zur stofflichen Energieverteilung und Energiespeicherung verglichen werden.

In seinem Büro in Erlangen stehen zwei Behälter mit bunten Bausteinen. Seine Töchter haben ihm beim Bemalen geholfen, erzählt er. Diese Behälter werden nicht beim Einstellungstest verwandt, sondern dienen dazu, Studenten und Gästen die Hintergründe der besonders niedrigen Schmelzpunkte von ionischen Flüssigkeiten zu erklären. Wasserscheid, der aus einer Akademikerfamilie stammt — sein Vater war Lehrer, seine Mutter Ärztin – hat früh mit seiner wissenschaftlichen Tätigkeit begonnen. Bereits als Jugendlicher experimentierte er in der Waschküche der Familie mit Abfallstoffen der Papiererzeugung. Dass dabei die Wäsche manchmal braune Flecken bekam, war eine Begleiterscheinung, die seine Mutter tolerierte. Mit seinen Ergebnissen bewarb sich Wasserscheid früh beim Wettbewerb „Jugend forscht“. Mit 19 Jahren meldete er sein erstes Patent an und er ist noch heute stolz darauf, dass die damalige Entwicklung zu marktfähigen Produkten geführt hat.

„Ich möchte verstehen, wie stoffliche Umwandlungsvorgänge ablaufen und wie sie gezielt beeinflusst werden können“, fasst der 41-Jährige seine Motivation zusammen. Er habe schon in jungen Jahren das Gefühl entwickelt, dass seine Forschung „für etwas gut sein muss“. Wer in seine Fußstapfen treten möchte, sollte vor allem „große Leidenschaft für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben mitbringen“. Studenten, die solche Leidenschaft entwickeln können, hätten in der Regel bessere Erfolgsaussichten.

Wie nutzt man Solarstrom bei Nacht?

Momentan beschäftigt sich Wasserscheid mit der Frage, wie man regenerative Energien rund um die Uhr verfügbar machen kann. „Wenn im Altmühltal die Sonne scheint, wird genügend Strom ins Netz eingespeist, aber nachts gibt es in der regenerativen Welt zu wenig Strom“. Wenn man dieses Problem lösen könnte, wäre man der erfolgreichen Energiewende einen guten Schritt näher.