< Previous20 Lebensmittel-&Biotechnologie | 2023 | 04 Mit Hilfe eines Katalysators und Sonnenlicht wird Wasser (H 2 O) zu Wasserstoff (H 2 ) umgewandelt. © Wiley, adapted by Stephen Nagaraju Myakala forsChung Neue Katalysatoren für die solare Wasserstoffproduktion Forschende der TU Wien entwickeln einen geschichteten Fotokatalysator, mit dem sich Wasserstoff sehr effizient aus Wasser herstellen lässt. D ie Suche nach nach- haltigen und saube- ren Brennstoffen ist an- gesichts der globalen Energie- und Klimak- rise von zentraler Be- deutung. Ein vielversprechender und zunehmend an Relevanz gewinnen- der Kandidat ist Wasserstoff. Die heutige industrielle Wasserstoffproduktion hat jedoch immer noch einen beträchtli- chen CO 2 -Fußabdruck, insbesondere bei Verfahren wie der Dampfreformierung oder der nicht nachhaltigen Elektrolyse. Ein Team um Prof. Dominik Eder vom Institut für Materialchemie (TU Wien) konzentriert sich daher auf die Entwick- lung umweltfreundlicher Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff, beispiels- weise durch Fotokatalyse. Dieser Prozess ermöglicht es, Wassermoleküle allein mit Hilfe von Licht und einem Katalysa- tor in Wasserstoff umzuwandeln. Durch diesen Prozess kann die reichlich vor- handene und saubere Energie der Sonne in grünem Wasserstoff gespeichert werden. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht. Neuartige Fotokatalysatoren Bei der Herstellung von grünem Was- serstoff durch Fotokatalyse spielt der Katalysator eine entscheidende Rolle. Im Gegensatz zu industriellen Kataly- satoren nutzt der Fotokatalysator die Energie des Lichts, um die Aufspaltung von Wasser bei Raumtemperatur und Der schnellste Muffelofen der Welt www.mikrowellen-aufschluss.de Schnelle Alternative zu Soxhlet, ASE und QuEChERS Feuchtemessung in 2 Minuten Prof. Dominik Eder und Dipl.-Ing. Pablo Ayala Umgebungsdruck zu erleichtern. Zu den vielversprechendsten Kandidaten ge- hören metallorganische Gerüste, soge- nannte MOFs. Sie bestehen aus mole- kularen anorganischen Bausteinen, die durch organische Verbindungsmole- küle zusammengehalten werden. Ge- meinsam bilden sie hochporöse 3D- Netzwerke, die eine außergewöhnlich große Oberfläche und hervorragen- de Ladungstrennungseigenschaften aufweisen. Die meisten MOFs sind jedoch nur unter Einfluss von UV-Licht aktiv, wes- halb Forschende die organischen Kom- ponenten so verändern, dass sie sicht- bares Licht absorbieren können. Diese Anpassungen haben jedoch einen ne- gativen Einfluss auf die Mobilität der Elektronen. Eine weitere Einschränkung betrifft die Ladungsextraktion, bei der die Elektronen aus dem Material gelöst werden: „MOFs sind zwar sehr gut ge- eignet, um Ladungsträger an den orga- nisch-anorganischen Grenzflächen zu trennen, aber ihre effiziente Extrakti- on für katalytische Anwendungen bleibt eine Herausforderung“, erklärt Dominik Eder. In jüngster Zeit haben MOFs mit Schichtstrukturen für den Einsatz in op- toelektronischen Anwendungen viel Aufmerksamkeit erregt, da sie eine deut- lich verbesserte Ladungsextraktion auf- weisen. „Man kann sich diese Schicht- strukturen wie eine Manner-Schnitte vorstellen, bei der die Waffel der anorga- nische Teil und die Schokolade der or- ganische Ligand ist, der sie zusammen- hält“, zieht Pablo Ayala, Erstautor der Studie, einen Vergleich. „Man muss den Waffelteil nur leitfähig machen.“ Herausforderung Wasserspaltung Im Gegensatz zu dreidimensionalen MOFs ist ein geschichtetes MOF in der Regel nicht porös, was die katalytisch aktive Fläche auf die äußere Oberfläche der Partikel reduziert. „Daher mussten wir einen Weg finden, um diese Partikel so klein wie möglich zu machen“, erklärt Eder. Ändert man die Struktur eines Ma- terials auf atomarer Ebene, schleichen sich jedoch häufig strukturelle Defek- te ein. Diese können als Ladungsfallen wirken und die Extraktion von Ladun- gen verlangsamen. „Niemand mag eine Manner-Schnitte ohne Schokolade“, setzt Ayala seinen Vergleich fort. „Auch im Fall der Fotokatalyse brauchen wir das bestmögliche, herstellbare Material.“ Das Team um Dominik Eder entwi- ckelte daher einen neuen Syntheseweg, bei dem auch die kleinsten kristallinen Strukturen frei von Defekten herge- stellt werden können. Gelungen ist dies in Zusammenarbeit mit lokalen und in- ternationalen Universitäten. Die neuar- tigen, geschichteten MOFs basieren auf Titan und haben eine kubische Form von nur wenigen Nanometern Größe. Das Material konnte bereits Rekordwer- te bei der fotokatalytischen Wasserstoff- produktion unter Einwirken von sicht- barem Licht erzielen. Mit Hilfe von Computersimulationen, die am Technion in Israel durchgeführt wurden, konnte das Team den zugrun- deliegenden Reaktionsmechanismus entschlüsseln und zwei Dinge nachwei- sen: Erstens, dass die schichtartige Be- schaffenheit eines MOF in der Tat der Schlüssel zu einer effizienten Ladungs- trennung und -extraktion ist. Zweitens, dass Missing-Ligand-Defekte als un- erwünschte Ladungsfallen fungieren, die soweit möglich vermieden werden müssen, um die fotokatalytische Leis- tung des Materials zu verbessern. Die Forschungsgruppe entwickelt der- zeit weitere, neue geschichtete MOFs und erforscht sie für verschiedene Energieanwendungen. chz.at/tuaustria22 Lebensmittel-&Biotechnologie | 2023 | 04 Neuigkeiten des Vereins Österreichischer Lebensmittel- und Biotechnologen Terminhinweise Mehrtägiger Workshop Pulsed Electric Field Applications in Food and Biotechnology Workshop: 4-8 September BOKU, Vienna, Campus Muthgasse, Muthgasse 18, 1190 Vienna. Planetary Health Diet – New Food-Based Dietary Guidelines ÖGE-JAHRESTAGUNG 2023 21. September 2023 Österreichische Gesellschaft für Ernährung UBB Wien 6th International Symposium on Gluten-Free Cereal Products and Beverages 2023 (GF23) Rome from 18 to 20 October 2023 Research Centre for Food and Nutrition of CREA, the Italian Council for Agricultural Research and Economics, and co-organised by ICC Food production based on food safety, sustai- nable development and circular economy 6th ISEKI e-conference, online 22 - 24 November 2023 17th International Cereal and Bread Congress April 22-25, 2024 in Nantes, France 3-Länder-Treffen der Vereine SGLWT, GDL und VÖLB Am 20.6.2023 trafen sich die Präsi- denten der Fachbände aus der Schweiz (SGLWT – Schweizer Gesellschaft für Lebensmittel-Wissenschaft und -Tech- nologie) Marc Lutz und aus Deutsch- land (GDL – Gesellschaft Deutscher Le- bensmitteltechnologen e.V.) Knut Franke mit dem Präsidium des VÖLB (Klaus Dürrschmid, Roland Ludwig, Oskar Wawschinek und Manfred Gössinger) in Wien. Auf dem Programm stand die Vorstel- lung der Brew Crew mit Bier-Verkostung sowie eine Führung durch das Tech- nikum am Institut für Lebensmittel- technologie an der BOKU. Alina Testi- na und Eleonora Pichler (Studierende an der BOKU) erzählten die Entstehungs- geschichte der Brew Crew und stell- ten einige laufende Projekte am Institut für Lebensmitteltechnologie vor. Dabei kam es zu einem regen fachlichen und freundschaftlichen Austausch. Die Ge- spräche wurden dann beim Abend- essen bei einem typischen Wiener Gastronomen weitergeführt und ge- meinsame Veranstaltungsmöglichkei- ten besprochen. Das jährliche Treffen der Präsidenten in jeweils einem der drei Länder hat schon lange Tradition. Nach der Corona-Pause konnten heuer endlich wieder der Kon- takt und die Zusammenarbeit physisch gepflegt werden. Online wurde die Zu- sammenarbeit in der Corona-Zeit schon etabliert. Die Mitglieder der jeweiligen Fachverbände können kostenfrei bei den jeweiligen anderen Online-Events (Webinare) der anderen Fachverbän- de teilnehmen. Der Rahmen für eine gemeinsame Fachtagung wurde an diesem Abend besprochen. chz.at/voelbwww.hennlich.at » beim SCHMELZEN von Metallen oder Kunststoffen, » beim STERILISIEREN von Instrumenten, » beim TIEFKÜHLEN, VERARBEITEN oder ÜBERWACHEN von Prozessen in der LEBENMITTELPRODUKTION DIE RICHTIGE TEMPERATUR ENTSCHEIDET ÜBER EIN PERFEKTES ERGEBNIS!Konzepte zu entwickeln, welche die Leistungsfähigkeit, Produktivität und Rentabilität Ihrer Anlage steigern, ist für Sie wichtig. IDEENREICH + RISIKOARM Wir unterstützen Sie verlässlich dabei, Produktqualität, Anlagensicherheit sowie Kosten- und Risikomanagement ganzheitlich zu betrachten. Endress+Hauser unterstützt Sie dabei, Ihre Prozesse zu verbessern: •mit unseren Messgeräten, die Sicherheit eingebaut haben •mit weltweitem Branchen-Know-how •mit Technologien und Services für optimale Anlagenperformance Erfahren Sie mehr unter: www.at.endress.com/chemieNext >