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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.

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Prof. Dr. Klaus Müllen

Max Planck Institut für Polymerforschung, Mainz

Keine Energietechnologie ohne neue Materialien

Mittwoch, 26.01.2011
Vortrag am Institut Dr. Flad

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Ohne Chemie geht es nicht
Vortrag von Professor Müllen bei den 15. Stuttgarter Chemietagen

Die Reihe der hochkarätigen Referenten im Rahmen der 15. Stuttgarter Chemietage im Institut Dr. Flad setzte Professor Dr. Klaus Müllen mit seinem Vortrag über "Keine Energietechnologien ohne neue Materialien" fort.

Professor Müllen ist Direktor am Mainzer Max-Planck-Institut für Polymerforschung. Ihm sei es zu verdanken - so Schulleiter Wolfgang Flad in seiner Begrüßungsansprache - dass das Max-Planck-Institut in Mainz in der Zwischenzeit als das "Mekka der Polymersynthese gelte. Vor seiner Berufung nach Mainz war er nach dem Studium in Köln und Basel und der Habilitation an der ETH Zürich Professor für Organische Chemie an der Universität Köln. Im Jahr 2008 wurde er für 2 Jahre zum Präsidenten der Gesellschaft Deutscher Chemiker gewählt. In seine Amtszeit als Präsident fiel die Gründung der Arbeitsgemeinschaft "Berufliche Bildung" in der GDCh. Diese Arbeitsgemeinschaft habe wesentlich bei der Etablierung des Berufsbildes des Chemisch-technischen Assistenten gewirkt.

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Müllen begann seinen Vortrag mit dem Hinweis auf das bekannte Problem der Energieverknappung. In der Mitte des 21. Jahrhunderts hätten wir es mit einer dramatischen Lücke in der Energieversorgung der Welt zu tun. Bisher sei nicht klar, wie diese Lücke zu schließen sei. Physikalische Lösungsansätze würden aus einer Reihe von Gründen nicht weiterhelfen.

Es sei klar, dass es keine technologischen Fortschritte in dieser Frage geben werde, ohne dass die Chemie die nötigen Materialien zur Verfügung stellt.

In einer Reihe von Beispielen machte Müllen die Brisanz des Problems deutlich und zeigte auf, wie wichtig neue, chemische Forschungsansätze sind.

Jeder wisse, dass die fossilen Brennstoffe zur Neige gingen und dass die Suche nach bisher unerschlossenen Öl- oder Gasvorkommen sehr aufwendig und teuer sei. Das Problem der Erderwärmung durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe komme hinzu.

Auch die Verwendung erneuerbarer Energien hat Nachteile. Windkraft kann nur ökonomisch genutzt werden, wenn der Wind regelmäßig bläst und die Frage des Transports dieser Energie gelöst wird.

Die Nutzung von Sonnenenergie hat dieselben Probleme. Speicherung und Transport sind bisher ungelöste Aspekte. Das zeigt sich auch am Projekt "Desertec", der Energiegewinnung durch Solaranlagen in Spanien und der Sahara.

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Diese Überlegungen führen Müllen zu der Schlussfolgerung, dass es in der Zukunft weniger um Energiegewinnung als vielmehr um Energieeinsparung geht. Und dabei sind chemische Verfahren unabdingbar.

Auch das zeigte Müllen an einer Reihe von Beispielen. So ist eine zentrale Möglichkeit der Energieeinsparung die Wärmedämmung von Gebäuden. Der dazu benötigte Schaumstoff, Polystyrol, basiert auf komplexen chemischen Prozessen.

Ohne die Chemie geht es auch nicht bei der Produktion von sicheren Brennstoffzellen oder bei der Photovoltaik, wo die Umwandlung von Licht in Energie effizienter geschehen muss.

Ein besonders großer Energieverbrauch entsteht bei der Kühlung von Gebäuden. Ein Ansatz der Chemie ist hier, dem Beton einen Wachsanteil beizumischen, der in der Hitze des Tages Energie verbraucht und diese in der Kühle der Nacht wieder abgibt.

Alle Technologien - so Müllen - stehen miteinander in Konkurrenz, wobei natürlich die Kostenfrage eine entscheidende Rolle spielt.

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Die Bedeutung chemischer Lösungsansätze machte Müllen wieder an zahlreichen Beispielen deutlich.

So gehe es etwa bei den Displays, z.B. in Handys, um energiesparende Lösungen. Es sei die Kunst der chemischen Synthese, einen Weg zu finden, der verhindere, dass Moleküle nicht miteinander in Wechselwirkung treten, dass deshalb kein Energieaustausch zwischen den Molekülen stattfinde und es nicht zu einem Verlust bei der Anregungsenergie komme.

Ähnliches gilt für Transistoren, wo die Chemie dafür sorgen muss, dass die Ladung schneller übertragen werden kann. Dabei führen physikalische Lösungen nicht weiter.

Auch bei Solarzellen ist die chemische Forschung aktiv. Statt der üblichen anorganischen Halbleiter sollen Schichten aus organischem Material verwendet werden.

Auch die Wasserstoff-Brennstoffzelle braucht neue Materialien. Mit den bisher benötigten 2 Gramm Platin für jedes Auto wäre Elektromobilität nicht finanzierbar. Es gelte, metallfreie, organische Katalysatoren zu entwickeln.

Mobilität ist auch an Batterien gebunden. Physikalische Lösungen zur Erhöhung der Speicherkapazität führen ebenfalls nicht mehr weiter. Bei den herkömmlichen Lithium-Batterien ist die Ladungsenergie wirtschaftlich zu gering, eine Verwendung von Kobaltoxid würde zwar die vierfache Speicherkapazität bedeuten, ist aber morphologisch instabil. Chemische Alternativen liegen in der Nanotechnik.

Zwei Ziele formulierte Müllen am Ende seines spannenden Vortrags.

Es gelte eine organische Elektronik zu entwickeln und es müsste chemischer Sachverstand in die gesellschaftliche Diskussion eingebracht werden.

S. Kümmerle

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