Bereich I - Biologie, Chemie und Verfahrenstechnik

Von der Bundesregierung gefördertes Kopernikus-Projekt P2X: Integrierte Versuchsanlage im Containermaßstab stellt Kraftstoffe aus Kohlendioxid der Luft und Ökostrom her.

Die Sektoren Strom und Mobilität zu verbinden, kann einige Herausforderungen der Energiewende bewältigen: Ökostrom ließe sich langfristig speichern, Kraftstoffe mit hoher Energiedichte wären kohlendioxidneutral nutzbar. Wie Sektorenkopplung aussehen kann, haben Forschungspartner des Kopernikus-Projektes P2X nun auf dem Gelände des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gezeigt und die ersten Liter Kraftstoff aus Kohlendioxid, Wasser und Ökostrom produziert. Sie integrierten in einer containerbasierten Versuchsanlage erstmals alle vier benötigten chemischen Prozessschritte zu einem kontinuierlichen Verfahren mit maximaler Kohlendioxidausnutzung und besonders hoher Energieeffizienz.

Innovative Verfahren machen das KIT zum Technologieführer bei der Herstellung von Batterieelektroden.

Mit einem neuen Beschichtungsverfahren gelingt einem Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) die bislang schnellste Produktion von Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien. Gleichzeitig verbessert das neue Verfahren die Qualität der Elektroden und reduziert die Produktionskosten.

Direkte Synthese des Technologiematerials Graphen aus dem Treibhausgas Kohlendioxid – Publikation in ChemSusChem.

Die chemische Verbindung Kohlendioxid kennt die Allgemeinheit als Treibhausgas in der Atmosphäre und wegen seines klimaerwärmenden Effekts. Allerdings kann Kohlendioxid auch ein nützlicher Ausgangsstoff für chemische Reaktionen sein. Über eine solche ungewöhnliche Einsatzmöglichkeit berichtet nun eine Arbeitsgruppe des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in der Fachzeitschrift ChemSusChem. Sie nutzt Kohlendioxid als Ausgangstoff, um das derzeit sehr intensiv untersuchte Technologiematerial Graphen herzustellen. (DOI: 10.1002/cssc.201901404).

Wissenschaftler des KIT entwickeln Verfahren, das chemische Synthese und biologisches Screening von Wirkstoffen vereinfacht und beschleunigt, in dem es alle Schritte auf einem Chip vereint.

Trotz steigenden Bedarfs sinkt die Zahl neu entwickelter Medikamente in den letzten Jahrzehnten stetig. Die Suche nach neuen Wirkstoffen, deren Herstellung, Charakterisierung und das Testen auf biologische Wirksamkeit ist sehr aufwendig und teuer. Unter anderem auch deswegen, weil alle drei Schritte bis dato noch getrennt voneinander durchgeführt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, sie auf einem Chip zu vereinen und damit den Weg zu erfolgversprechenden Wirkstoffen erheblich zu vereinfachen und zu beschleunigen. Dank Miniaturisierung lassen sich außerdem die Kosten beträchtlich senken. Die Ergebnisse publizierte das Team jetzt in Nature Communications (DOI 10.1038/s41467-019-10685-0).

Spezielle Aufgaben brauchen spezielle Lösungen: Der Sauerstofftransport im Blut oder die Photosynthese in Pflanzen funktionieren dank komplexer Enzyme, die im Kern ein Metallatom tragen. Auch in der synthetischen Chemie spielen Verbindungen, in denen Metalle von einer organischen Hülle umgeben sind, eine große Rolle. Eine wichtige Klasse solcher metallorganischen Moleküle sind die Metallocene. Einige Metallocene der Seltenen Erden sind magnetisch und gelten daher als Kandidaten für Anwendungen in der Speichertechnik, dem Quantencomputing und der Spintronik. In der Fachzeitschrift Nature Communications berichtet ein Team des KIT nun von der ersten Synthese eines Metallocens, welches vor 45 Jahren theoretisch vorhergesagt wurde.

„Verfolgt man alte Ideen mit zeitgemäßen Methoden kommt man durchaus zu grundlegenden Einsichten“, erklärt der Leiter der Studie, Peter Roesky, vom Institut für Anorganische Chemie des KIT zusammen mit seinen Kollegen Eufemio Moreno-Pineda und Mario Ruben vom Institut für Nanotechnologie des KIT. Das Team setzte zwischen zwei parallelen Ringen aus acht beziehungsweise neun Kohlenstoffatomen ein Metallion aus der Gruppe der Seltenen Erden und wies mittels SQUID-Messungen nach, dass dieses „Sandwich“ sich bis zu Temperaturen von 10 Grad Kelvin eindeutig wie ein Einzelmolekülmagnet verhält. Die beobachteten magnetischen Eigenschaften könnten in Zukunft beim Auslesen von Kernspins zur Implementierung von Quanten-Algorithmen genutzt werden. (kes).

Mehr Information:
nature.com/articles/s41467-019-10976-6 

Bundesministerin Anja Karliczek informierte sich über Fortschritte bei der Entwicklung neuartiger Batterien.

Die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Anja Karliczek, hat Ulm besucht und sich dabei ein Bild von der Batterieforschung am Standort gemacht. Dabei besuchte sie das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Kooperation mit der Universität Ulm gegründete Helmholtz-Institut-Ulm für elektrochemische Energiespeicherung (HIU) sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).

Fotos vom Besuch finden Sie ab ca. 17:00 Uhr unter folgendem Link: https://www.uni-ulm.de/index.php?id=25082  (Quelle: Eberhardt/Uni Ulm)