Dr.-Ing. Corina Andronescu: MatGasDif
Im Kampf gegen den Klimawandel ist eines von besonderem Interesse: die Schließung des Kohlenstoffkreislaufs. Dadurch sollen die industrielle Leistungsfähigkeit und der Lebensstandard der Menschen gewahrt werden. Im Projekt MatGasDif werden neue Katalysatoren und Prozesse für die Verwertung von Kohlenstoffdioxid erforscht.
Wertvolle Chemikalien aus Treibhausgasen
Um den Klimawandel noch aufzuhalten, muss ein schnelles Umdenken in der Nutzung fossiler Brennstoffe erfolgen. Insbesondere eine Begrenzung der Kohlenstoffdioxid-Emissionen ist notwendig. Die Entwicklung von Prozessen zur Reduktion von Kohlenstoffdioxid spielt dabei eine zentrale Rolle. Dazu wird Kohlenstoffdioxid mittels regenerativ gewonnener elektrischer Energie in wertvolle Basischemikalien für die chemische Industrie umgewandelt.
Die elektrochemische Reduktion von Kohlenstoffdioxid ist ein sehr komplexer Prozess. In Abhängigkeit von den benutzten Katalysatormaterialien und den Prozessbedingungen werden eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte erhalten. Zusätzlich wird häufig eine gleichzeitige Wasserstoffentwicklung beobachtet, wodurch die Produktivität der Reaktion verringert wird. Elektrochemische Zellen, in denen Kohlenstoffdioxid reduziert wird, werden mit wässrigen Elektrolyten betrieben. Kohlenstoffdioxid weist jedoch eine geringe Löslichkeit in wässrigen Elektrolytlösungen auf, was ein weiteres Problem für die Produktivität der Zellen darstellt. Folglich müssen drei Limitierungen überwunden werden, welche die industrielle Anwendung der Kohlenstoffdioxid-Reduktion bisher erschweren. Es müssen erstens Katalysatoren entwickelt werden, die ausschließlich zu einem Produkt führen. Diese Katalysatoren müssen zweitens langzeitstabil sein, und drittens die Zellen müssen so aufgebaut sein, dass Kohlenstoffdioxid über die Gasphase an den Katalysator transportiert wird.
Das "MatGasDif"-Projekt unter Leitung von Jun.-Prof. Dr. Corina Andronescu entwickelt Lösungen zur Nutzung von Kohlenstoffdioxid. Im Vordergrund stehen dabei die gezielte Herstellung einzelner Chemikalien und die Langzeitstabilität der Katalysatoren. Dazu wird die Nachwuchsgruppe neue Katalysatormaterialien für elektrochemische Zellen entwickeln. Die Zellen wandeln Kohlenstoffdioxid direkt aus der Gasphase in nützliche Basischemikalien wie Ethanol um. Die Wasserstoffentwicklung soll dabei weitgehend verhindert werden. Unterschiedliche Metallnanopartikel werden so mit einander zu einem Katalysator kombiniert, dass über aufeinanderfolgende, katalytische Reaktionen nur ein bestimmtes Produkt entsteht. Die Nanopartikel sollen auf einer speziellen Elektrode in einer porösen Kohlenstoffmatrix eingebettet werden. Alle Katalysatormaterialien sollen aus Elementen bestehen, die in der Erdkruste ausreichend vorhanden und damit leicht sind. Bisher werden häufig teure und seltene Edelmetalle als Katalysatoren verwendet.
Das übergeordnete Ziel des Projektes ist die Entwicklung von innovativen Lösungen für das globale Kohlenstoffdioxid-Problem. Die Skalierbarkeit der Ergebnisse soll durch die Fertigung eines Demonstrators gezeigt werden.
Nachwuchsgruppenleiterin Dr. Corina Andronescu
Frau Dr. Corina Andronescu erhielt 2009 ihren B.Sc. und 2011 ihren M.Sc. von der Universität Politehnica in Bukarest (Rumänien). Ihren Dok-tortitel erhielt sie 2014 von derselben Univer-sität. Im Jahr 2016 wechselte sie an die Ruhr-Universität Bochum zunächst als Postdoktoran-din und später als Gruppenleiterin am Zentrum für Elektrochemie. Im Dezember 2018 wurde sie als Juniorprofessorin an die Universität Duisburg-Essen berufen, wo sie die Arbeitsgruppe für Elektrochemische Katalyse in der Fakultät für Chemie leitet.
Seit März 2020 leitet sie an der Universität Duis¬burg-Essen die vom BMBF geförderte „NanoMat¬Futur“-Nachwuchsgruppe „MatGasDif“.