Wie Chemie unserem Planeten helfen kann
MOFs, der heiße Sch... der Wissenschaft: Winzige Teilchen bunkern CO2, Wasser oder Medikamente
MOFs, in den 90er Jahren entdeckt, können uns helfen, die Umwelt zu schützen. Sie können schädliche Gase wie Kohlendioxid aus der Luft entfernen oder aus Wüstenluft Wasser hervorzaubern. Die Möglichkeiten dieser kleinen Wunderwerke sind enorm.
Im Video: Bernd Fuchs erklärt im Klima-Update, wie aus Wüstenluft Wasser gewonnen wird.
MOFs arbeiten wie ein Schwamm
MOFs, metallorganische Gerüstverbindungen (Metal Organic Frameworks) haben sich zu einem der heißesten Forschungsgebiete unserer Zeit entwickelt. Dieses ultrahochporöse Material setzt sich aus Metallen wie Zink oder Kupfer zusammen, die durch Verbindungen aus organischen Chemikalien miteinander verbunden sind. Ähnlich den Poren in einem Schwamm bilden sie Netzwerke leerer Hohlräume.
90 Prozent eines MOF-Materials ist leer und kann mit verschiedenen Substanzen gefüllt werden, sei es Wasserstoff, Kohlendioxid, Medikamente zur kontrollierten Freisetzung im menschlichen Körper oder andere Materialien.
Erstaunliche Fakten rund um die kleinen Wunderwerke
- Was sind MOFs? – Es sind winzige Teilchen, die aus Metallen und organischen Bausteinen bestehen. Sie bilden wie ein Schwamm winzige Leerräume, die so klein sind, dass sie nur winzige Dinge aufnehmen können – und das in Massen.
- Winzig, aber mit riesiger Fläche – Obwohl MOFs winzig sind, haben sie eine riesige innere Oberfläche. Ein Gramm MOF kann so viel Fläche haben wie 280 Fußballfelder. Das bedeutet, dass sie eine Menge Dinge aufnehmen können.
- MOFs als Hoffnungsträger im Kampf gegen die Klimakrise – Sie könnten eine Schlüsselrolle für unseren Planeten spielen. Indem sie Gase in ihren winzigen "Käfigen" auffangen und wiederverwenden, könnten sie dazu beitragen, nachhaltige Technologien zur Bekämpfung des Klimawandels zu entwickeln. Gleichzeitig eröffnen sie neue Wege in der Energiespeicherung.
- Auch grüne Energie wird unterstützt – Außerdem können MOFs helfen, saubere Energie zu erzeugen. Sie können bei der Herstellung von grünem Brennstoff wie Wasserstoff und Methan helfen, der umweltfreundlicher ist als herkömmlicher Treibstoff.
- Eine Entdeckung der Wissenschaft – Prof. Susumu Kitagawa hat mit seinen grundlegenden Arbeiten dazu beigetragen, dass die Eigenschaften der MOFs entdeckt und weiterentwickelt wurden.
So funktionieren MOFs
Die spezifischen Eigenschaften und Anwendungen von MOFs hängen von ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer Struktur ab. Forscher entwickeln ständig neue MOFs mit maßgeschneiderten Eigenschaften, um sie für eine Vielzahl von industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen zu nutzen.
Die Funktionsweise von MOFs beruht auf ihrer einzigartigen Struktur und ihren chemischen Eigenschaften:
Porosität: MOFs zeichnen sich durch eine hohe Porosität aus, da sie aus einem regelmäßigen Gitter von Poren bestehen. Diese Poren können Gasmoleküle oder andere Substanzen aufnehmen, was sie für die Speicherung von Gasen oder flüchtigen Verbindungen geeignet macht.
Adsorption: MOFs können Gasmoleküle adsorbieren und speichern. Dies bedeutet, dass sie in der Lage sind, Gase in ihren Poren zu binden, was in Anwendungen wie der CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) oder der Speicherung von Wasserstoff für die Wasserstoffwirtschaft von Interesse ist.
Katalyse: Aufgrund ihrer metallorganischen Struktur können MOFs als Katalysatoren in chemischen Reaktionen dienen. Die Metallzentren in MOFs können als aktive Zentren für katalytische Prozesse fungieren.
Trennung: MOFs können verwendet werden, um Gemische von Gasen zu trennen, da sie aufgrund ihrer unterschiedlichen Affinitäten zu den Poren der MOFs unterschiedliche Adsorptionsverhalten aufweisen.
Unsere Wettertrends und Themenseiten
Sollten Sie Interesse an weiteren Wetter-, Klima- und Wissenschaftsthemen haben, sind Sie bei wetter.de bestens aufgehoben. Besonders ans Herz legen können wir Ihnen auch den 7-Tage-Wettertrend mit der Wetterprognose für die kommende Woche. Dieser wird täglich aktualisiert. Falls Sie weiter in die Zukunft schauen möchten, ist der 42-Tage-Wettertrend eine Option. Dort schauen wir uns an, was auf uns in den kommenden Wochen zukommt.
Damit Sie auch unterwegs kein Wetter mehr verpassen, empfehlen wir unsere wetter.de-App für Apple- und Android-Geräte.
Klima-Rekorde - Ist Deutschland noch zu retten? Die Doku im Online Stream auf RTL+
Streaming-Tipp: Klima-Rekorde – Ist Deutschland noch zu retten?
(avo)