Umweltkatalyse

Die Arbeitsgruppe Umweltkatalyse entwickelt neue Katalysatoren, Komposite und Prozesse zur Entfernung von Problemschadstoffen aus dem Wasser. Unter Problemschadstoffen verstehen wir insbesondere persistente und mobile Chemikalien, die sich dem Zugriff etablierter Methoden häufig entziehen. Katalysatoren gehören nicht nur in der Industrie, sondern auch in der Umweltchemie zum unverzichtbaren Handwerkszeug, um chemische Reaktionen schnell und selektiv ablaufen zu lassen. Im Unterschied zu typischen Industrieprozessen werden die Reaktionsbedingungen in der Umwelt von der Natur vorgegeben; sie sind für eine chemische Behandlung kontaminierter Wässer meist ungünstig. Eine unserer Hauptaufgaben ist es daher, die katalytischen Prozesse so robust zu gestalten, dass sie mit umwelttypischen Schadstoffkonzentrationen (µg/l bis mg/l) sowie komplexen Wassermatrizes (Salze, Schwermetallionen, Biofilme, Huminstoffe etc.) zurechtkommen und gleichzeitig umweltverträglich und nachhaltig sind. Dafür setzen wir auf die Kopplung physikalischer Prozesse, wie der Sorption zur Schadstoffanreicherung, mit der chemisch-katalytischen Zerstörung der adsorbierten Schadstoffe. Die Arbeitsgruppe verfolgt dabei einen breiten Ansatz, der vom mechanistischen Prozessverständnis bis hin zu konkreten Anwendungsvorschlägen reicht. Mit dem Ziel einer späteren Anwendung im Grundwasser beleuchten wir zudem Prozesse der Biomineralisation näher, die eine Bodenstabilisierung oder die Schaffung hydraulischer Barrieren im Untergrund ermöglichen. Unterstützend werden hierfür mikrofluidische und numerische Methoden für Untergrundanwendungen weiterentwickelt.

Forschungsschwerpunkte

• Die Zerstörung von PFAS und anderen persistenten mobilen Schadstoffen sowie komplexer Stoffgemische in der Wassermatrix (v.a. Grundwasser): Dafür entwickeln wir neue photokatalytische Prozesse und neue Methoden, die geeignete Radikalreaktionen in Gang setzen.
• Wir entwickeln nachhaltige Katalysatoren zur Einhaltung von Wasserqualitätsstandards für lokale Wasserzyklen im Kontext blau-grüner urbaner Infrastrukturen. 
• Dehalogenierungsreaktionen mit Pd- und Cu-Katalysatoren für die Zerstörung „konventioneller“ halogenierter Schadstoffe im Wasser (halogenierte Lösungsmittel, Pestizide, Pharmareststoffe und dergleichen).
• Untersuchungen zur technische Anwendungen der Biomineralisation in porösen Medien sowie die Entwicklung mikrofluidischer und numerischer Methoden für Anwendungen im Untergrund. 
  

Team