Ammonium ist Bestandteil vieler Düngemittel. Die Produktion ist energieintensiv. Ein Verfahren aus Würzburg könnte das vereinfachen. (Symbolbild)
Würzburger Forscher: Durchbruch bei Düngemittelproduktion
Es ist laut Forschern ein Durchbruch bei der Düngemittelproduktion: Würzburger Chemiker haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Ammonium deutlich energiesparender hergestellt werden kann als bislang. Bei den Experimenten kam sogar Bier zum Einsatz.
Die Menschheit ist auf Ammonium in synthetischem Dünger angewiesen, um ihre Ernährung zu sichern. Doch die Herstellung von Ammonium aus Stickstoff ist bisher äußerst energieintensiv. Sie verbraucht schätzungsweise zwei Prozent der gesamten auf der Erde erzeugten Energie. Stickstoffdünger bei Raumtemperatur und niedrigem Druck erzeugen: Würzburger Chemiker haben es geschafft diesen Prozess hinzubekommen und zwar mit wesentlich weniger Energie als bisher. Das berichtet ein Team unter Leitung des JMU-Wissenschaftlers Professor Holger Braunschweig in der Zeitschrift "Nature Chemistry."
Engergiesparende Ammonium-Produktion
Bekannt ist der Prozess als das sogenannte Haber-Bosch-Verfahren. Im Jahr 2018 hätten es die Forscher geschafft, Stickstoff in Ammonium umzuwandeln. Dabei nahmen sie sich Bor zur Hilfe, das fünftleichteste Element. "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", sagte Braunschweig.
Stickstoff-Reaktion läuft bei Raumtemperatur
Der Durchbruch gelang dann nach Angaben der Forscher mit Spuren von Wasser, die in einer Probe zurückblieben. Das hätte ausgereicht, um die komplexe Abfolge von Reaktionen auf den richtigen Weg zu bekommen. Nach einer Weiterentwicklung läuft die ganze Ammonium-Erzeugung jetzt in einem einzigen Reaktionskolben bei Raumtemperatur.
Forscher experimentieren mit Bier
Statt Wasser haben die Forscher übrigens zum Spaß einfach mal Bier zugesetzt – und die Reaktion lief trotzdem ab. Das zeige, wie stabil und unabhängig von Störfaktoren dieser Prozess bei Raumtemperatur ablaufen kann. "Die Reduktion von Stickstoff zu Ammonium ist eine der wichtigsten chemischen Reaktionen für die Menschheit", so Rian Dewhurst, Co-Autor der Studie. Nun müsse noch ein Weg gefunden werden, um den Prozess energieeffizient und wirtschaftlich zu gestalten, betonen die Forscher.
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