Kohlendioxid für Brennstoffe nutzen

Innovative Wege finden, um aus Sonnenenergie elektrischen Strom und nicht-fossile Brennstoffe zu erzeugen: Mit dieser Zielsetzung hat das bayerische Wissenschaftsministerium im Jahr 2012 das Forschungsprogramm „Solar Technologies Go Hybrid“ (SolTech) eingerichtet. Finanziell gefördert werden seitdem fünf sogenannte KeyLabs an den Universitäten Bayreuth, Erlangen-Nürnberg, München (LMU und TU) und Würzburg.

Nun hat das Ministerium für das bis 2026 weiterlaufende Programm die Summe von 1,7 Millionen Euro für das Jahr 2023 bewilligt.

„Investitionen in Fortschritt sind die beste Klimaschutz-Strategie – dafür ist SolTech ein Paradebeispiel: Mit der geballten wissenschaftlichen Exzellenz unserer Universitäten werden hier Wege erforscht, um aus Sonnenenergie elektrischen Strom und Wasserstoff zu erzeugen. Das unterstützen wir auch in diesem Jahr voller Überzeugung mit rund 1,7 Millionen Euro und insgesamt mit mehr als 70 Millionen Euro seit 2012“, so Wissenschaftsminister Markus Blume in einer Pressemitteilung des Ministeriums.

Bisher sei das Programm außergewöhnlich erfolgreich gewesen. In seinem Umfeld wurden ein Exzellenzcluster, drei Sonderforschungsbereiche der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie mehrere ERC-Grants beim Europäischen Forschungsrat eingeworben.

Innovationen für die Energiewende entwickeln

Die Leitung des Verbunds SolTech ist 2023 turnusgemäß ans Würzburger KeyLab gewechselt, das am Zentrum für Nanosystemchemie bei Chemieprofessor Frank Würthner angesiedelt ist.

Die Mission des Zentrums für Nanosystemchemie ist es, wissenschaftliche Innovationen für die Energiewende zu entwickeln. Hier widmeten sich die Forschenden im Rahmen von SolTech in den ersten beiden Förderperioden den Schwerpunkten „Konversion von Solarenergie in Strom“ und „Konversion von Solarenergie zur photokatalytischen Wasserspaltung“.

Unter anderem stellte das Würzburger Team 2022 im Fachjournal Nature Catalysis einen Fortschritt auf dem Weg zur sonnenlichtgetriebenen Wasserspaltung mit einem enzymähnlichen molekularen Katalysator für die Wasseroxidation vor (Pressemitteilung der JMU). Diese Arbeit wurde auch aus einem ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates gefördert.

Brennstoffe nach dem Vorbild der Natur

In der dritten Förderphase steht die Umwandlung von Kohlendioxid in synthetische Brennstoffe im Mittelpunkt. „Damit folgt der Verbund dem Vorbild der Natur, die in der Photosynthese ebenfalls nicht Wasserstoff als finalen Brennstoff erzeugt, sondern diesen unter Bindung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre für kohlenstoffbasierte Brennstoffe verwendet“, erklärt Frank Würthner.

Beteiligt an den Arbeiten sind an der Universität Würzburg neben dem Zentrum für Nanosystemchemie das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie (Tobias Brixner, Roland Mitric, Merle Röhr), das Institut für Organische Chemie (Christoph Lambert), das Institut für nachhaltige Chemie und Katalyse mit Bor (Holger Braunschweig) sowie der Lehrstuhl für Experimentelle Physik 6 (Vladimir Dyakonov, Jens Pflaum).

Ausbildung von Studierenden und Vernetzung

Mit der Fortführung des SolTech-Programms wird auch die Ausbildung von Studierenden der Chemie und Physik auf diesem wichtigen Zukunftsgebiet weiter vorangebracht. Mehr als 150 Doktorandinnen und Doktoranden wurden in den vergangenen zehn Jahren aus dem Programm finanziert.

„Viele von ihnen leisten heute in der Industrie wichtige Beiträge zur Entwicklung einer nachhaltigen Energieversorgung und klimafreundlicher Technologien“, freut sich der Würzburger Doktorand Tilman Schneider. Er koordiniert in diesem Jahr bayernweit die Aktivitäten der SolTech-Nachwuchswissenschaftlerinnen und -Nachwuchswissenschaftler.

Neben der Finanzierung von Doktorarbeiten erfüllt der Verbund eine weitere wichtige Aufgabe. Er vernetzt die Forschungsaktivitäten der beteiligten bayerischen Universitäten und der bayerischen Industrie mit internationalen Forschungsverbünden, die sich der Entwicklung neuer Materialien für die solare Energiekonversion widmen. Hierzu sind 2023 zahlreiche Veranstaltungen geplant. Höhepunkt wird eine vom 3. bis 5. Oktober 2023 von der JMU organisierte internationale Konferenz in Würzburg sein.

Kontakt

Prof. Dr. Frank Würthner, Zentrum für Nanosystemchemie und Institut für Organische Chemie, Universität Würzburg, wuerthner@uni-wuerzburg.de

Webseite des SolTech-Programms: https://www.soltech-go-hybrid.de/