Johannes Gutenberg-Universität Mainz erhält Bewilligung für Zukunftscluster zur elektroorganischen Synthese

Bundesforschungsministerium fördert regionalen Forschungsverbund mit bis zu 45 Millionen Euro / Cluster zu kardiovaskulären Erkrankungen mit Beteiligung der Universitätsmedizin Mainz ebenfalls erfolgreich

20.07.2022

Der Forschungsverbund "Elektrifizierung Technischer Organischer Synthesen" (ETOS) unter Leitung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist einer der Gewinner des aktuellen Clusters4Future-Wettbewerbs des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Als eines von deutschlandweit sieben neuen sogenannten Zukunftsclustern wird ETOS bis zu neun Jahre lang mit insgesamt bis zu 45 Millionen Euro gefördert. Am vergangenen Donnerstag hat das BMBF die Gewinner des Wettbewerbs bekannt gegeben, an dem 117 Forschungsverbünde teilgenommen hatten. Ein weiterer der sieben Gewinner ist das "Cluster für Atherothrombose und individualisierte Medizin" (curATime), an dem die ebenfalls in Mainz ansässige und mit der JGU eng verbundene TRON gGmbH sowie die Universitätsmedizin Mainz maßgeblich beteiligt sind.

"ETOS ist einer der zwei von insgesamt sieben Gewinnern des Clusters4Future-Wettbewerbs des BMBF aus Rheinland-Pfalz. Das ist ein toller Erfolg für die teilnehmenden Einrichtungen und ein wichtiges Signal für den Forschungsstandort Rheinland-Pfalz", so der Wissenschaftsminister von Rheinland-Pfalz, Clemens Hoch. "Die Elektrifizierung ist ein notwendiger Schritt zur Defossilierung der chemischen Industrie. Organische Elektrosynthesen bieten einen innovativen und nachhaltigen Weg, der zukunftsweisend ist, Ausgangsmaterialien einspart, Abfallmengen verringert und nachwachsende Rohstoffe als Ausgangsmaterialien zulässt. Im Hinblick auf die Energiewende werden die aus regenerativen Quellen zur Verfügung stehenden Strommengen nicht immer mit dem Bedarf im gesamten Spannungsnetz übereinstimmen. Die Entwicklung von Elektrosyntheseprozessen mit einem dynamischen und flexiblen Stromeinsatz ist daher nicht nur in Bezug auf die Netzstabilität sinnvoll, sondern führt ökonomisch und ökologisch zur Valorisierung. Durch diesen Beitrag zur Energie- und Rohstoffwende bietet der Zukunftscluster ETOS Chancen von hoher wissenschaftlicher und wirtschaftlicher und auch gesellschaftlicher Bedeutung, da er auf die Sicherung der technologischen Souveränität zielt. Er soll deutschlandweit führende Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft in diesem Themenbereich bündeln, die hier gemeinsam zukunftsweisende Innovationen vorantreiben und deren Forschungs- und Entwicklungsergebnisse für den gesamten Wirtschaftsstandort wertvoll sein können. Ich begrüße die geplante enge Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie, die die Region stärken und die regionale chemische Industrie zukunftsfest machen kann", so Hoch weiter.

ETOS ist aus dem durch die Forschungsinitiative des Landes Rheinland-Pfalz geförderten Profilbereich SusInnoScience – Sustainable Chemistry as the Key to Innovation in Resource-efficient Science in the Anthropocene der JGU hervorgegangen und hat zum Ziel, neue Verfahren zur Synthese komplexer organischer Chemikalien per Elektrolyse – also mithilfe von elektrischem Strom – zu entwickeln. Solche Chemikalien, etwa Duftstoffe in Waschmitteln, werden bisher häufig durch den Einsatz umweltschädlicher Ausgangstoffe, hoher Temperaturen sowie teurer Katalysatoren aus Edelmetall, das zudem oft unter prekären Bedingungen gewonnen wird, hergestellt. Durch den Einsatz von Elektrolyse kann in vielen Fällen Energie gespart und auf schädliche Ausgangsstoffe und Katalysatoren verzichtet werden. Wird dafür Strom aus erneuerbarer Energie benutzt, ist die Methode sogar CO2-neutral. Allerdings handelt es sich dabei noch um eine Nischentechnologie, die bislang selten außerhalb von Laboren angewendet wird. ETOS plant, die erste große Technologieplattform zu sein, die sich mit dem breiten Transfer organischer, elektrochemischer Synthesen in den industriellen Maßstab beschäftigt. Dabei nutzt das Projekt wichtige wissenschaftliche Durchbrüche zum elektrosynthetischen Screening und zur Verwendung von Kapillarspaltzellen. Beim elektrosynthetischen Screening werden mithilfe mathematisch gestützter Methoden wie dem maschinellen Lernen die für die Synthese verschiedener Chemikalien jeweils effizientesten und dadurch nachhaltigsten Verfahren identifiziert. Durch Kapillarspaltzellen, in denen die Elektroden weniger als einen Millimeter voneinander entfernt sind, lassen sich ebenfalls Energie und Rohstoffe sparen.

Interdisziplinäres Netzwerk aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen in der wirtschaftlich stärksten Chemieregion Deutschlands

ETOS ist ein interdisziplinäres Netzwerk aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen in Rheinland-Pfalz, Baden-Württemberg und Hessen, entlang des unteren Teils des Oberrheins und damit in der wirtschaftlich stärksten Chemieregion Deutschlands. Beteiligt sind neben der JGU und dem KIT die TU Kaiserslautern, die TU Darmstadt, das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme sowie 15 industrielle Partner, darunter BASF, Boehringer Ingelheim, Merck, Bayer und Evonik.

"An der Elektrifizierung wird sich unter anderem die Zukunft der Chemieindustrie in Deutschland entscheiden. Der ETOS-Verbund bietet hierfür den sehr effizienten Wissenstransfer von den Forschungsinstituten in die Industrie. Er ist das, was wir heute als Enabler bezeichnen. Mit ihm könnte die erfolgreiche Umstellung auf nachhaltige, strombasierte Methoden erreicht werden. Sein Alleinstellungsmerkmal ist die enge Vernetzung von weltweit führenden Expertinnen und Experten für organische Elektrosynthese und für Verfahrens- und Reaktionstechnik", betont ETOS-Sprecher Prof. Dr. Siegfried Waldvogel vom Department Chemie der JGU.

Für die erste Förderperiode in den Jahren 2023 bis 2025 hat ETOS eine Förderung von 15 Millionen Euro beantragt. Die Industrie bringt zusätzlich rund 5 Millionen Euro ein. Anschließend kann noch zweimal eine solche Förderung für jeweils drei weitere Jahre beantragt werden.