17:31 29 September 2020
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    Die deutschen Chemiker aus der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg haben eine Technologie ausgearbeitet, mit der man Ammonium bei Raumtemperatur und niedrigem Druck sowie mit leichten Elementen erzeugen kann. Die Ergebnisse der Studie sind in der britischen Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ veröffentlicht worden.

    Ammonium gehört zu den wichtigsten chemischen Produkten und wird bei der Herstellung von Düngern verwendet. Allerdings ist die industrielle Herstellung von Ammonium aus Stickstoff (das sogenannte Haber-Bosch-Verfahren) äußerst energieintensiv – Schätzungen zufolge verbraucht dieser Prozess etwa zwei Prozent der auf der Erde erzeugten Energie und ist zudem auf den Einsatz von Übergangsmetallen angewiesen.

    Nun ist es den Chemikern aus der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg gelungen, Stickstoff bei Raumtemperatur, niedrigem Druck und ohne Übergangsmetalle in Ammonium umzuwandeln.

    ​Im Jahr 2018 teilte das Team von Professor Braunschweig mit, dass ihnen die Bindung und chemische Umwandlung von Stickstoff mithilfe eines Moleküls, das nur aus leichteren, Atomen bestehe, gelungen sei. Dabei hatten die Forscher das chemische Element Bor verwendet, an das sich der Stickstoff bindet.

    Mit Wasser und Bier Ammonium erzeugen

    Allerdings war den Chemikern aus Würzburg bewusst, dass noch einige Teile dieses Puzzles fehlten.

    „Wir wussten, dass die vollständige Umwandlung von Stickstoff in Ammonium eine große Herausforderung darstellen würde, da sie eine komplexe Abfolge chemischer Reaktionen erfordert, die oft nicht miteinander kompatibel sind“, erklärte einer der Professoren.

    Der Durchbruch gelang mit einfachsten Reagenzien: Spuren von Wasser, die in einer Probe zurückblieben, reichten aus, um die nötige Reaktion durchzuführen.

    Die Forscher wiederholten dann die Reaktion mit dem Bier der örtlichen Brauerei Würzburger Hofbräu. Zu ihrer Freude gelang es ihnen dabei, die Vorstufe von Ammonium zu erzeugen.

    „Dieses Experiment haben wir aus Spaß gemacht. Aber es zeigt, wie tolerant das System gegenüber Wasser und anderen Verbindungen ist“, sagte Marc-André Légaré, der die Studie initiiert hatte.

    Anwendung des Verfahrens noch nicht in Sicht

    Laut Dr. Rian Dewhurst, dem Koautor der Studie, sei die Reduktion von Stickstoff zu Ammonium eine der wichtigsten chemischen Reaktionen für die Menschheit. Die Tatsache, dass sie mit Bier gemacht worden sei, sei besonders für Deutschland passend.

    Obwohl die Ergebnisse des Experiments ohne Zweifel für Aufregung sorgten, sind sie den Forschern zufolge noch weit von der Anwendung in der industriellen Produktion von Ammonium entfernt. Die Chemiker müssen sich noch einfallen lassen, wie man das gesamte Verfahren energieeffizient und wirtschaftlich gestalten kann.

    ac/mt

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    Tags:
    Experiment, Wasser, Bier, Methode, Herstellung, Ammoniak