Pflanzendünger aus umweltschonender Eigenproduktion? Für sein innovatives Projekt erhielt der Chemiker Alexander Opitz eine FWF-Förderung aus dem 1000-Ideen-Programm.
Matthäus Siebenhofer
Ammoniak (NH3) ist eine der meistproduzierten und wichtigsten Chemikalien für eine Vielzahl von Anwendungen. Weltweit werden fast 150 Millionen Tonnen Ammoniak pro Jahr hergestellt. Diese finden Verwendung als Kältemittel oder bei der Herstellung von Kunststoffen – der überwiegende Teil wird allerdings für die Produktion von Kunstdünger benutzt.
Pflanzen brauchen den Stickstoff darin für Wachstum und Photosynthese. Deshalb ist Ammoniak aus der modernen Gesellschaft nicht mehr wegzudenken. Zwar kommt einer der Bestandteile – Stickstoff – als N2-Molekül in der Atmosphäre in grosser Menge vor, doch benötigt die Ammoniaksynthese noch Wasserstoff (H2) als Ausgangsstoff.
Neue Form der Ammoniakerzeugung
Für die Produktion von Wasserstoff werden aktuell hauptsächlich fossile Rohstoffe eingesetzt. Das schreibt der Österreichische Wissenschaftsfonds in einer Mitteilung anlässlich des Forschungsprojekts. Zusätzlich würden für die energieintensive Ammoniakproduktion aus N2 und H2 bisher ebenfalls fossile Energieträger eingesetzt. Das Team um Alexander Opitz an der Technischen Universität Wien forscht in seinem Projekt «Pflanzen mit Strom füttern» nun an einer nachhaltigen Alternative dazu.
«Wir haben dieses Projekt gestartet, weil wir mit unserer Expertise in Elektrochemie eine neue Form der Ammoniakerzeugung entwickeln möchten, die erneuerbare Energie und Rohstoffe nutzt», erklärt Alexander Opitz in der Mittelung zum Projekt. «Eine der grössten Schwierigkeiten dabei ist, wie man es schaffen kann, die enorm stabilen Stickstoffmoleküle in der Atmosphäre aufzubrechen und mit Wasserstoffatomen zu verbinden, um Ammoniak zu erzeugen,» erklärt Opitz weiter.
Der Trick
Der Trick sei, der Wasserstoff unter hohen Druck zu setzen, indem elektrische Spannung angelegt werde. Die Energie könne dann auch aus erneuerbaren Quellen kommen, so Opitz. Zwar wird die Forschung an der elektrochemischen Ammoniakproduktion noch einige Zeit andauern, doch Opitz und sein Team seien hoch motiviert und haben ihren Blick auch schon auf etwaige Anwendungsgebiete gerichtet.
«Unser Zugang könnte auch andere chemische Reaktionen mit Wasserstoff auf nachhaltigere Beine stellen. Auch lässt unsere Technologie sich relativ einfach grösser und kleiner skalieren. Zum Beispiel könnten landwirtschaftliche Betriebe dann mit einer kleinen Anlage Ammoniak für ihren lokal benötigten Dünger selbst erzeugen. Damit könnten sie die Pflanzen auf ihren Feldern mit Stickstoff aus eigener Produktion füttern.»
Die Finanzierung
Das Forschungsprojekt « Pflanzen mit Strom füttern » (2021–2024), wird im Rahmen des 1000-Ideen-Programms für besonders innovative Forschung vom Österreichischer Wissenschaftsfonds (FWF) finanziert.
So wird die Stickstofffixierung also direkt durch Sonnenenergie angetrieben und muss nicht teuer durch nachhaltigproduzierten Strom passieren.