Polymere Materialien für die Nachhaltigkeit
Die Lösung globaler Herausforderungen, wie dem Klimawandel, der Verschmutzung durch Plastikmüll oder auch die Wachstumsexplosion der Weltbevölkerung, benötigt auch innovative Technologien, Prozesse und Materialkonzepte. In unserem Institut rückt die Forschung zum Thema „Nachhaltigkeit“ immer mehr in den Fokus. Die Ergebnisse unserer Forschungen sollen beispielsweise neue Wege für die umweltschonende Herstellung nachhaltiger Materialien, effizienterer Katalysatoren oder organischer Leuchtdioden aufzeigen sowie klimabedingte Herausforderungen, wie den Schädlingsbefall in der Landwirtschaft, besser bekämpfen.
Im Transregio 234 „Catalight“ wird im AK Weil an polymeren Materialien geforscht, die von Funktionseinheiten des Photosyntheseapparats inspiriert sind und eine lichtgetriebene sowie möglichst umweltfreundliche Herstellung von Wasserstoff als Energieträger ermöglichen. Wir verwenden hierfür Wasser als Reaktionsmedium sowie lichtgetriebene Katalysatoren, wodurch neue Wege aufgezeigt werden, um wichtige Chemikalien umweltschonend herzustellen.
Ebenfalls untersuchen wir Katalyseprozesse an Elektroden, die bei der Spaltung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff ablaufen und entwickeln ein molekulares Verständnis dieser komplexen Vorgänge. Ein Ziel hierbei ist die Optimierung der Elektrodenoberflächen und damit verbunden eine Effizienzsteigerung der Erzeugung oder Verbrennung von Wasserstoff. Der ressourcenschonende Einsatz von Energie wird auch im AK Blom erforscht, wo wir beispielsweise einen Fokus auf „Verbraucher“ wie organische Leuchtdioden legen. Hier sollen durch neue Verfahren die Produktionskosten sowie der Energieverbrauch dieser Lichtquellen weiter verbessert werden.
Oftmals sind die Themen Nachhaltigkeit sowie Energie und Technologie eng miteinander verzahnt. So können Forschungsprojekte, die sich mit effizienteren Solarzellen aus organischen Molekülen oder aus Perowskit-Materialien im AK Blom und AK Butt beschäftigen, einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Erzeugung von Energie darstellen. Hier komplementieren Simulationsmethoden im AK Kremer die angewandte Forschung und erlauben gezielte Vorhersagen für die Entwicklung gänzlich neuer und potentiell effizienterer Materialsysteme.
Einen ganz anderen Aspekt des Themas „Nachhaltigkeit“ verfolgt das im AK Landfester etablierte Projekt „ESCApe“, in welchem wir eine wirkungsvolle und nachhaltige Methode zur Bekämpfung der Weinrebenkrankheit Esca entwickeln. Esca infiziert Weinstöcke und sorgt für massive Ernteausfälle – eine Bekämpfung mit herkömmlichen Spritzmitteln ist nicht möglich. Die im AK Landfester entwickelten Nanoträgermaterialien können als eine Art „Impfung“ der Weinrebe angesehen werden und schützen diese wirkungsvoll vor einer Infektion. Diese neue Technologie hat das Potential, auch für andere Pflanzenkrankheiten, wie z. B. dem Apfelkrebs oder dem Eschensterben, ein wirksames Gegenmittel zu bieten.
Im AK Weil entwickeln wir - auch in Kooperation mit Industriepartnern - in der Natur vorkommende Monomere und Polymere zur Herstellung von biologisch abbaubaren Membranen, Filmen oder als „Verdicker“. In dem vom BMBF geförderten Projekt „Kosmogel“ stellen wir biologisch abbaubare Netzbausteine her, die sich nach dem Vorbild der Natur selbstständig zu stabilen Netzwerken organisieren und als nachhaltige Gelbildner einen Beitrag zu umweltverträglichen Kosmetik-Produkten leisten sollen.
