Unmögliches möglich machen: ERC Starting Grant für Prof. Tanja Franken

Tanja Franken wird für ihre Forschung an Katalysatoren vom Europäischen Forschungsrat mit über 1,8 Mio. Euro gefördert

Im Projekt DynaMMO forscht Prof. Dr. Tanja Franken an Katalysatoren für eine dynamische Reaktionsführung. Aufgrund des hohen Innovationspotenzials des Forschungsprojekts hat die Professorin der FAU nun einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council – ERC) erhalten und wird mit über 1,8 Millionen Euro gefördert.

„Ich brenne für die Katalyse. In der Technologie werden immer mehr nachhaltige Prozesse gefordert, die es noch nicht gibt oder die noch nicht gut genug funktionieren, um sie technisch anzuwenden. Und die Katalyse ist ein Werkzeug, um solche Prozesse möglich zu machen“, sagt Tanja Franken. Mit nachhaltigen Prozessen meint die Professorin vor allem solche Prozesse, die zum Ziel haben, CO2 einzusparen. Doch dafür braucht sie Katalysatoren, die auf die Abläufe maßgeschneidert sind – und genau diese möchte die Forscherin in ihrem Projekt entwickeln.

Franken ist seit 2020 Juniorprofessorin für Katalytische und Elektrokatalytische Systeme und Verfahren am Department Chemie- und Bioingenieurwesen an der FAU und fokussiert sich in ihrer Forschung deshalb auf die Oberflächeneigenschaften von Katalysatoren. „Es geht darum, Katalysatoren zu entwickeln, die sich den äußeren Umgebungen anpassen“, erklärt Franken. Bisher ist das noch nicht möglich, was einen hohen Energieverbrauch und die Abnutzung der Katalysatoren zur Folge hat. Letztlich müssen Katalysatoren nach einiger Zeit ausgetauscht werden. Katalysatoren, die sich in ihren Eigenschaften an ihre Umgebung anpassen können, sind dagegen viel energieeffizienter. Sie müssen nicht mehr ausgetauscht werden und eröffnen neue Möglichkeiten, wie beispielsweise die Herstellung von nachhaltigen Kraftstoffen und Grundchemikalien. Diese fließen wiederum in eine ganze Palette von Produkten, von Farben und Lacken über Klebstoffe bis hin zu Arzneimitteln.

Chemie, die die Welt verändert

„Eigentlich wollte ich wissen, wie die Welt funktioniert“, beschreibt Tanja Franken den Grund für die Wahl ihres Studienfachs. Im Jahr 2006 beginnt sie, Chemie zu studieren und promoviert 2016 mit Auszeichnung. Auch wenn das Studium theoretisch war: Für Tanja Franken ist Chemie mehr als das. Ihr geht es um technisch angewandte Chemie, die einen Nutzen für die Welt hat. „Dabei geht es sowohl um Nachhaltigkeit, aber auch um neue Technologien, die möglich werden“, sagt die Professorin. Besonders begeistert sie deshalb die Schnittstelle, in der sich die Katalyse befindet: zwischen Chemie und Ingenieurwesen.

Mit ihrem Projekt möchte sie neue Reaktionen ermöglichen, wie einst andere Forschende die Umwandlung von CO2 in Energie realisieren konnten. „In meinem Studium war diese Umwandlung noch eine Wunschvorstellung. Jetzt ist sie eine Reaktion, die in großem Maßstab möglich ist und zur Nachhaltigkeit beiträgt. Und das finde ich so spannend: Man kann tatsächlich etwas bewirken!“, erzählt Franken.

Um das auch selbst umzusetzen, forscht die Chemikerin an der FAU nun genauer an Katalysatoren –Stoffe, die eine chemische Reaktion herbeiführen. „Ich arbeite meistens mit Mischmetalloxiden, also Oxiden, wie man sie in der Natur findet“, erklärt Franken. Das können verschiedene Feststoffe sein, die ähnlich wie Steine zusammengesetzt sind. Die Forscherin untersucht für ihr Projekt vor allem die Oberfläche dieser festen Katalysatoren, denn dort findet die eigentliche Reaktion statt – an sogenannten aktiven Zentren. Bisher benötigen Katalysatoren im Betrieb mit zunehmender Dauer immer mehr Energie, um dieselbe Arbeit zu verrichten. Würden die aktiven Zentren für ihren jeweiligen Einsatz maßgeschneidert hergestellt, könnten die Reaktionen nachhaltiger und energieeffizienter werden. „Ich setze die Feststoffe auf molekularer Ebene so zusammen, dass sie aktiv werden können“, sagt Franken. Ihr Ziel ist es, Katalysatoren zu entwickeln, die sich in ihren Eigenschaften an ihre jeweilige Reaktionsumgebung anpassen und so für zukünftige kommerzielle Anwendungen genutzt werden können.

Eine solche Anwendung ist beispielsweise die Methanoxidation von Methan zu Methanol zu. Methan entsteht heutzutage als ein Nebenprodukt von fossilen Treibstoffen und wird einfach verbrannt. Wie es besser gehen könnte, erklärt Franken so: „Methan ist ein wertvoller Energieträger, der gerade verschwendet wird. Um es nutzen zu können, wäre es sinnvoll, Methan in einen flüssigen Energieträger umzuwandeln, wie beispielsweise Methanol. Das geht nur an maßgeschneiderten Katalysatoren.“

Wenn Frankens Forschung aufgeht, könnte sich ihr Konzept auf viele verschiedene Reaktionen anwenden lassen. „Eigentlich sind alle Produkte in unserem Umfeld in einem chemischen Prozess behandelt worden und davon ist in den meisten Fällen mindestens ein Schritt katalytisch“, sagt Franken. Mit ihrem Ansatz könnte dieser Schritt für viele Herstellungsprozesse verbessert werden.

ERC Grants an der FAU

Tanja Franken ist nicht die einzige FAU-Forscherin, die einen ERC Grant erhalten hat. Zahlreiche weitere Wissenschaftler/-innen konnten mit innovativen Forschungsprojekten einen ERC Grant einwerben.

Über den ERC Starting Grant

Die Starting Grants vergibt der ERC an vielversprechende junge Forschungspersönlichkeiten, die so die Chance erhalten sollen, eigene Forschungsgruppen aufzubauen und selbstständig Forschungsprojekte mit hohem Innovationspotenzial voranzutreiben. Weitere Informationen zu den Starting Grants sind auf der Website des ERC zu finden.

Kontakt:

Prof. Dr. Tanja Franken
Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik (CRT)
Tel.: 09131/85-27424
tanja.franken@fau.de