Ionische Flüssigkeiten zur Erschließung und Umwandlung nachhaltiger Ressourcen

Ioniq Liquid — Ioniq Liquid
Bildquelle: Susanne Stein

WSS Resources Team — WSS Resources Team
Bildquelle: WSS Resources, FU Berlin

Die Schweizer Werner Siemens-Stiftung (WSS), die bereits zahlreiche herausragende Innovationen und außergewöhnliche Ideen in Technik und Naturwissenschaften unterstützt, gibt mit ihrer Förderzusage über zehn Jahre der nachhaltigen Chemie in Berlin neue Impulse.

Forschende um Sebastian Hasenstab-Riedel von der Freien Universität Berlin haben in den letzten Jahren eine Technik entwickelt, um Chlor deutlich einfacher und energiesparender zu lagern, zu transportieren und zu prozessieren.

Gemeinsam mit seinen Kollegen, dem organischen Chemiker Rainer Haag, dem Mineralogen Timm John und dem Elektrochemiker Siegfried Waldvogel bearbeiten Sebastian Hasenstab-Riedel und sein Team neue Anwendungsfelder der Chlorspeichertechnologie. So werden auf vielfältigen Wegen Beiträge zur Transformation der Chemie geleistet.

Die Werner Siemens-Stiftung
Die Werner Siemens-Stiftung hat ihren Sitz in Zug (Schweiz). In ihrem philanthropischen Teil fördert sie seit dem Jahr 2003 mit namhaften Beträgen herausragende Innovationen und den begabten Nachwuchs in Technik und Naturwissenschaften.Die unterstützten Forschungsprojekte gehen relevante Probleme unserer Zeit an und stehen an der Schwelle zur Anwendbarkeit. Momentan laufen zwei Dutzend derartige Projekte. Sie alle haben eine Laufzeit von mindestens fünf Jahren.

Bereits im Frühjahr 2023 erhielt der Chemiker Prof. Dr. Sebastian Hasenstab-Riedel mit einem Team der Freien Universität Berlin einen von sechs Forschungspreisen in Höhe von einer Million Schweizer Franken, mit denen die Stiftung Forschungsideen zu Technologien für eine nachhaltige Ressourcennutzung auszeichnete.

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Chlorspeicher

Chlorspeicher

Bei der Chlorspeichertechnologie handelt es sich um eine sogenannte Ionische Flüssigkeit, ein bei Raumtemperatur flüssiges Ammonium-Salz, das große Mengen an Chlorgas aufnehmen und bei Bedarf leicht wieder abgeben kann. Künftig lässt sich Chlor damit problemloser aus erneuerbarem Strom herstellen, lagern und transportieren.

Recycling von Hightech-Metallen

In Elektromotoren, Windturbinen oder Handys stecken große Mengen an wertvollen Metallen, etwa Seltenerdmetalle. «Wir wollen Methoden entwickeln, um diese Rohstoffe einfach aus den Produkten herauszulösen und zu rezyklieren», sagt Mineraloge Timm John. Erste Versuche zeigen, dass sich mit der Ionischen Flüssigkeit Hightech-Metallverbindungen schon bei niedrigen Temperaturen auflösen und die einzelnen Metalle abscheiden lassen.

Aufschließen von Biomasse

Bei der Herstellung von Biodiesel fallen jedes Jahr vier Millionen Tonnen Glycerin als Nebenprodukt an; bei der Papierproduktion entstehen jährlich sogar 100 Millionen Tonnen Lignin als Reststoff. Solche biologischen Reststoffe, sagt der Chemie-Professor Rainer Haag, liessen sich mithilfe von Ionischen Flüssigkeiten in wertvolle, chemische Rohstoffe oder funktionale Materialien umwandeln.

Chemische Aufbereitung von Altlasten

«Mittels elektrochemischer Verfahren können wir das Chlor aus bestehenden Verbindungen ablösen und wieder in der Ionischen Flüssigkeit speichern», sagt Siegfried Waldvogel, Direktor des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion und Gastprofessor an der Freien Universität Berlin. Beispiele solcher chlorhaltigen Altlasten sind Pestizidabfälle aus den 1950er- bis 1990er-Jahren sowie chlorhaltige Polymere, wie das am Bau weit verbreitete PVC. Davon liegen Millionen Tonnen in leicht zugänglichen Deponien, weil ein Recycling bislang zu teuer ist. Mithilfe des Chlorspeichers werden diese Altlasten plötzlich zu attraktiven Rohstoffen und können eine Defossilierung der chemischen Industrie weiter vorantreiben. Der Vorteil dieser Methode ist, dass das Kohlenstoffgerüst wieder komplett erhalten wird und für eine weitere Nutzung zur Verfügung steht.