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Kohlenstoff ist die Grundlage unserer Zivilisation. Die zurückliegenden Jahrtausende waren geprägt von der Nutzung fossiler Rohstoffe, angefangen vom Holz bis hin zu Kohle, Erdöl und Gas im Industriezeitalter. Kohlenstoff diente dabei insbesondere der Energie- und Wärmegewinnung. Doch auch als Ausgangsstoff für industrielle Prozesse ist Kohlenstoff unerlässlich. Aus Öl werden zum Beispiel Kunststoffe hergestellt, und Kohle bzw. Graphit dienen auch als Ausgangsstoffe für die Karbid-Chemie, um zum Beispiel Schleifmittel im großen Maßstab herzustellen.
Aus billigem Kohlenstoff wertvolle Verbindungen wie Diamant herstellen
„Man kann also recht billige Produkte aus Kohle beziehungsweise Graphit herstellen. Aber was bisher noch nicht gelungen ist, ist die Herstellung wertvoller Kohlenstoffverbindungen wie zum Beispiel Diamant“, stellt Dominik Munz, Professor für Koordinationschemie an der Universität des Saarlandes, fest. Er wird nun von der EU gefördert, um genau dieses Kunststück zu schaffen. Der Europäische Forschungsrat (European Research Council) hat ihm nun einen renommierten ERC Consolidator Grant in Höhe von zwei Millionen Euro bewilligt. Mit dem Geld möchte Dominik Munz zusammen mit seinem Team in den kommenden fünf Jahren erforschen, wie, zugespitzt formuliert, aus Kohlenstaub (oder eben Dreck) Diamanten hergestellt werden können. Das Projekt zielt jedoch auch auf weitere Anwendungen im Bereich der Pharmazie und Photovoltaik.
Regenerativ hergestellter Strom von zentraler Bedeutung
„Der Dreh- und Angelpunkt dabei ist, dass wir die Kohle mit Elektrizität so manipulieren, dass wir Kohlenstoffatome gezielt in Moleküle und High-Tech-Materialien einbauen können“, erläutert der Chemiker. Somit stammt die benötigte Energie nicht aus fossilen Brennstoffen wie eben Öl und Gas, sondern aus Elektrizität, also idealerweise regenerativen Energiequellen. „Bisweilen haben wir ja heute schon zu viel Strom in den Netzen. Diesen könnten wir dann gut dafür nutzen, um damit auf nachhaltige Weise wertvollste Rohstoffe für High-Tech-Anwendungen herzustellen“, führt Dominik Munz aus. Wenn im Sommer die Sonne so viel scheint, dass viel mehr Solarstrom erzeugt wird als nötig, könnten solche Spitzen etwa in eine Fabrik fließen, die Diamanten aus Dreck macht – ein Stein der Weisen des Industriezeitalters gewissermaßen.
Diamant für Elektronik, Pharmazie und Quantencomputer
Die Diamanten glänzen dabei aber weniger an den Fingern und Hälsen betuchter Damen. Kohlenstoff spielt auch in der Industrie und in der Kommunikationstechnik eine große Rolle. „Diamanten sind zum Beispiel in der Optoelektronik unverzichtbar“, erklärt Chemiker Munz. Insgesamt kann so Elektrizität in Licht umgewandelt und umgekehrt, was zum Beispiel dann eine Rolle spielt in LEDs, Solarzellen, Pharmazeutika, Glasfaserleitungen oder auch bei Zukunftstechnologien wie dem Quantencomputing.
Bis aus Staub aber ein Diamant werden kann, werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dominik Munz noch einige Zeit forschen müssen (wäre es so einfach, hätte es ja schon jemand gemacht). Am Ende jedenfalls, so das Ziel von Dominik Munz, soll der Prozess zumindest im Labormaßstab funktionieren. Auch dann wird es noch eine gehörige Zeit dauern, bis irgendwann eine Anwendung im großen Maßstab denkbar ist. Aber der Anfang wäre gemacht. Und der Grundstein dafür gelegt, dass Kohlenstoff dank dekarbonisierter Stromerzeugung noch viele Jahrtausende lang ein zentraler Baustein der menschlichen Zivilisation sein kann.
Überblick:
Das Projekt „Carb2Mol“ (Carbides to molecules) wird in den kommenden fünf Jahren mit insgesamt rund zwei Millionen Euro vom Europäischen Forschungsrat ERC gefördert. Start wird voraussichtlich Mitte 2026 sein.
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Dominik Munz
Tel.: (0681) 3022970
E-Mail: dominik.munz(at)uni-saarland.de
