Technologie

Energieeffizienter Stickstoffproduktion einen Schritt näher gekommen

Das rasante Wachstum der Weltbevölkerung, die Ende Oktober 2011 offiziell die 7-Milliarden-Schwelle überschritten hat, stellt auch die Nahrungsmittelversorgung vor große Herausforderungen. Ein Problem sind die begrenzten Rohstoffmengen an Dünger. Gegenwärtig werden jährlich 100 Millionen Tonnen Stickstoff für Kunstdünger benötigt. In Anlehnung an „Peak Oil“ spricht man aufgrund der begrenzten Reichweite der Ausgangsstoffe auch schon von einem „Peak Stickstoff“.  Daher wird schon heute ein signifikanter Anteil des benötigten Stickstoffs (N2) künstlich mittels des Haber-Bosch-Verfahrens der Ammoniaksynthese gewonnen. Dieses Verfahren benötigt bei der derzeitigen Produktionsmenge derzeit ein Prozent der gesamten globalen Energieproduktion.

Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam hat nun einen zentralen Fortschritt erzielt: Ihnen gelang die Entschlüsselung des biologischen Äquivalents des Haber-Bosch-Verfahrens mittels des bakteriellen Enzyms Nitrogenase. Dabei identifizierten sie den Kern des Eisen-Molybdän-Cofaktors, an dem die chemische Aktivierung des Substrats N2 stattfindet, als Kohlenstoff. Durch die Entschlüsselung, wie diese Aktivierung im Detail abläuft und welches chemische Element dem Atom im Metallcluster zuzuordnen ist, wurde der Grundstein für eine energieeffizientere industrielle Stickstoffherstellung gelegt. Die Möglichkeit eines Nachbaus des Enzyms zur energiesparenden Herstellung von Stickstoffdünger rückt durch die Forschungsarbeit deutlich näher.
 

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