03. Mai 2012, 15:08

Bloggen und Karriere oder doch eher Bloggen oder Karriere? Das Bloggewitter greift spannende und zugleich schwierige Fragen auf: Welche Bedeutung hat Wissenschaftsbloggen für eine Karriere in forschenden Unternehmen wie der BASF? Werden Forschungsblogger gesucht, ermutigt oder – Stichwort Informationsschutz – vielleicht eher kritisch bewertet? In unserem Forschungsblog wollen wir beide Seiten zu Wort kommen lassen – Forscher und Personaler – und haben Anna Rebecca Lohmann und Prashant Deshmukh um einen gemeinsamen Gedankenaustausch gebeten. Anna beschäftigt sich mit dem Einsatz von Social Media im Employer Branding. Prashant begann 2007 als Chemiker bei BASF in der Insektizidforschung.

 

Prashant: Ich habe vor sieben Jahren promoviert, da war Bloggen unter Forschern wenig verbreitet. Selbst Facebook war damals erst eine Idee. Den Social Media Spirit von heute konnte man allenfalls erahnen. Wenn ich an die Zeit zurückdenke, fallen mir auch die vielen Stunden im Labor, das intensive Recherchieren, die Präsenz auf Kongressen oder das Publizieren ein. Wann hätte ich Zeit zum Bloggen finden sollen? Die Smartphones oder Tablets von heute machen es da schon einfacher: man kann einfach unterwegs Bloggen und Twittern. Für mich bleibt aber die Frage nach dem Nutzen. Hätte es mir Vorteile bei der Bewerbung, zum Beispiel in unserem Unternehmen, gebracht?

 

Anna: Das hängt entscheidend von den Inhalten ab. Schreibt der Wissenschaftler über seine Hobbies, wird die Blogaktivität im Bewerbungsverfahren keine Rolle spielen. Stellt der Wissenschaftler aber durch das Bloggen seine Forschungsinhalte vor und bringt diese auch Fachfremden näher, kann sich das auch positiv auf seine Bewerbung auswirken – wenn er beispielsweise in Fachforen Kontakte knüpft und von Kollegen oder Bekannten auf interessante Stellen oder Praktika hingewiesen wird oder eine Einladung zu einer Konferenz erhält. Wir sind selbst im Social Web unterwegs, um mit dem potenziellen Nachwuchs in Dialog zu treten. Momentan betreiben wir allerdings im Social Web nur Employer Branding, keine Rekrutierung. Das heißt wir stellen interessante Themen vor, beantworten Fragen – sprechen aber niemanden direkt an, googlen nicht nach Bewerbern und auch Bewerbungen nehmen wir nur über unser Online-Bewerbungssystem auf den Karriereseiten entgegen.

 

Prashant: Ich kann mir gut vorstellen, dass die Fähigkeit, seine Forschung so zu erklären und aufzubereiten, dass sie auch Laien verstehen, an Bedeutung gewinnen wird. Unter Laien verstehe ich auch Forscher aus anderen Forschungsfeldern: Forschung wird zunehmend interdisziplinärer. Deshalb wird das Zusammenspiel zwischen verschiedenen Fachrichtungen zu einem wichtigen Erfolgsfaktor. Ein Baustein dabei ist, dass die Forscher aus den verschiedenen Disziplinen komplexe Zusammenhänge einfach und verständlich vermitteln. Ein Wissenschaftsblogger ist geübt darin und kann beweisen, dass er dieses Talent besitzt.

 

Anna: Wissenschaftliche Inhalte zugänglich zu machen und zu vermitteln, ist aber nicht nur in der Scientific Community gefragt. Für uns als Industrieunternehmen ist beispielsweise Open Innovation heute ein wichtiges Thema, um Innovationsprozesse anzustoßen. Dazu gehören Forscher, die neben exzellenter Forschung auch in der Lage sind, ihren Leuchtturm zu verlassen, Dialoge anzustoßen und die Wissenschaft in die Gesellschaft zu tragen. Mit diesem Blog „Reactions“ möchten wir unseren Forschern den Raum zum Bloggen bieten. Speziell Forscher, die auf Unternehmensseite arbeiten, müssen dabei immer sehr genau darauf achten, keine Interna öffentlich zu machen. Das ist oft ein schmaler Grat, da auch belanglos erscheinende Informationen rechtlich relevant sein können – hier braucht jeder Fingerspitzengefühl und sollte sich im Zweifelsfall immer mit seinem Vorgesetzten oder der Rechtsabteilung beraten. Bei der BASF gibt es für die Mitarbeiter klare Richtlinien für die Nutzung von sozialen Medien. Dabei ist nicht nur der Informationsschutz ein wichtiges Thema. Die BASF gibt ihren Mitarbeitern Tipps für den sicheren Umgang mit den neuen Medien. Zudem gibt es mit connect.BASF ein internes Netzwerk mit Blog- und Wikifunktionen für den internen Austausch mit Kollegen.

 

Prashant: Natürlich wäge ich ab, worüber ich bloggen kann. Wir leben von Innovationen und befinden uns in einem Wettbewerb mit anderen Unternehmen. Wenn ich zu früh über aktuelle Projekte und jüngste Entdeckungen schreibe, sind andere Unternehmen womöglich schneller und lassen diese vor uns patentieren oder eine Patentierung ist wegen eines Blogeintrags nicht mehr möglich. Trotzdem bleibt viel Raum für spannende, kontrovers diskutierte Forschungsthemen und Technologien, in denen ich eine Brücke zu meiner Forschung schlagen kann. Als Forscher habe ich die Möglichkeit, Zusammenhänge und Vorgänge zu erklären:  Was genau passiert im Nanokosmos? Wie funktioniert Biokatalyse? Auch bei Nachhaltigkeit oder Energieversorgung kann ich meine wissenschaftlichen Kenntnisse in öffentliche Diskussionen einbringen,  aktuelle Methoden der Forschung veranschaulichen und Anwendungsbeispiele vorstellen.

Anna: Das sind faszinierende Themen. Das Bloggen darüber kann dazu beitragen, dass Wissenschaft in der Gesellschaft wahrgenommen wird, ein Gesicht erhält. Es eröffnet einen Dialog, in dem Vertrauen entstehen und Akzeptanz erreicht werden kann. Denn letztlich entscheidet die Öffentlichkeit mit darüber, woran in Zukunft wie und in welchem Ausmaß geforscht wird.

 

Verwandte Blogbeiträge.

http://www.scilogs.de/chrono/blog/vergangenheitsstaub/allgemein/2012-01-04/oeffentlichkeitsarbeit-als-pflicht-fuer-wissenschaftler

http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/01/schadet-wissenschaftskommunikation-und-medienprasenz-der-akademischen-karriere.php

http://www.scilogs.de/blogs/blog/graue-substanz/2010-09-19/wissenschaftsbloggen-ist-lobbyismus

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25. April 2012, 10:49

Heute ist Weltmalariatag! Unter dem Motto “Sustain Gains, Save Lives: Invest in Malaria“ ruft das globale Netzwerk Roll Back Malaria (RBM) dazu auf, den nachhaltigen Kampf gegen Malaria weiter fortzusetzen. Bei BASF engagieren sich Mitarbeiter im Bereich Public Health für das Netzwerk: Mit Innovationen aus der Chemie und engen Partnerschaften zu Hilfsorganisationen wollen sie dabei helfen, dass niemand mehr an Malaria sterben muss.

Im Rahmen der Millennium-Entwicklungsziele startete 2008 der globale Aktionsplan gegen Malaria mit der Vision einer malariafreien Welt. Ein Nahziel ist, bis zum Jahr 2015 die Zahl an Malariaerkrankten um 75 % zu reduzieren. Zahlreiche internationale Organisationen, Forschungsinstitute und malariaendemische Länder haben sich der RBM Partnerschaft angeschlossen, um gemeinsam den Plan umzusetzen.

Im Gespräch mit einer Kollegin aus dem Bereich Public Health habe ich erfahren, dass sich BASF mit einem 5-Säulen-Aktionsplan aktiv an der Malariabekämpfung beteiligt. Zu dem Plan gehören zum Beispiel effektive Produkte wie Moskitonetze, die vor allem nachts unmittelbaren Schutz vor Stechmücken bieten, die Malaria übertragen. Die Netze sind mit einem Insektizid behandelt, das die Moskitos bei Kontakt tötet. Ein anderes Beispiel ist das Larvazid Abate^®, das verhindert, dass Stechmückenlarven schlüpfen.

Laut WHO hat die 2008 gestartete Malariaoffensive zwar zu einer Verbesserung der Lage geführt, aber meine Kollegin wies auf neue Bedrohungen hin. Zum Beispiel entwickeln die Stechmücken Resistenzen gegenüber großflächig eingesetzten Wirkstoffen. Pflanzen sich solche resistenten Moskitos weiter, können die Fortschritte der letzten Jahre zurückgehen. Deshalb forscht BASF an einer neuen Generation von Produkten zur Bekämpfung von Malaria.

Gut, dass es den Weltmalariatag gibt. Denn allzu schnell flauen globale Offensiven ab und geraten in Vergessenheit. Der Aktionstag kann eine Chance sein, wachzurütteln und darauf aufmerksam zu machen, dass der Kampf gegen Malaria noch nicht zu Ende ist: Neue Wirkstoffe müssen erforscht, Gesundheitssysteme in betroffenen Ländern verbessert und Präventions- und Behandlungsmöglichkeiten sichergestellt werden. Ein harter Weg.

 

Verfolgen Sie den Weltmalariatag auf twitter und facebook.

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29. März 2012, 13:08

Jedes Jahr lädt BASF Wissenschaftsjournalisten zu einem Dialog mit Forschern über aktuelle Forschungsthemen ein. Unter dem diesjährigen Leitthema in diesem Jahr – „How Chemistry Contributes to Health Solutions” – sollen in unserem Blog Reactions ab kommender Woche in loser Folge Forscher zu Wort kommen, die sich in ihrer täglichen Arbeit mit herausragenden Zukunftsprojekten beschäftigen. Eines dieser Globalthemen ist die ausreichende Versorgung mit sauberem Wasser. 

Unter dem Motto „Wir sind durstig, weil wir hungrig sind“ rief der diesjährige Weltwassertag dazu auf, über den Wasserverbrauch für die Nahrungsmittelproduktion nachzudenken. Um 1 kg Getreide herzustellen, sind 1500 Liter Wasser erforderlich. Für 1 kg Rindfleisch das 10fache!  Diese Summen stimmen mit Blick auf das steigende Bevölkerungswachstum nachdenklich.

Was können wir tun, um den Wasserverbrauch zu reduzieren? Der sorgsame Umgang mit Nahrungsmittel und der sparsame Konsum wasserintensiver Produkte wie Fleisch ist ein wichtiger Ansatzpunkt: 1,3 Milliarden Tonnen Nahrungsmittel werden jährlich weggeschmissen. Statistiken zeigen, dass bis zu 1350 km³ Wasser eingespart werden können, wenn wir den Abfall von verzehrbarer Nahrungsmitteln um 50 % reduzieren.

Auch die Landwirtschaft selbst, für die 70 % des Wassers verbraucht wird, bietet Handlungsspielraum. Zum Beispiel durch die Entwicklung von Pflanzen, die weniger Wasser benötigen und robuster gegenüber Trockenperioden sind. Daran forscht die BASF innerhalb der Pflanzenbiotechnologie. Ein erstes Produkt ist der trockentolerante Mais. Forschern der BASF ist es gelungen, das sogenannte cspB-Gen, das aus dem Bakterium Bacillus subtilis stammt und die Auswirkungen von Dürreperioden reduziert, erfolgreich in das Genom von Maispflanzen einzubringen.

Auch bei Trinkwasser und Sanitärversorgung ist die Lage alarmierend: Der Bedarf an sauberem Trinkwasser hat sich in den letzten 100 Jahren verzehnfacht. Knapp 900 Millionen Menschen haben keinen Zugriff auf sicheres Trinkwasser und sogar mehr als ein Drittel der Weltbevölkerung muss ohne Abwasserentsorgung auskommen. Die Folgen sind dramatisch: Alle 20 Sekunden stirbt ein Kind aufgrund von Krankheiten wie Diarrhö, Cholera, Malaria oder Typhus, die besonders dort entstehen, wo sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen fehlen.

WHO und UNICEF haben deshalb ein gemeinsames Programm zur Wasser- und Sanitärversorgung auf den Weg gebracht. Das Programm soll helfen, die Anzahl der Menschen ohne Zugriff auf sanitäre Versorgung um 50 % zu reduzieren. Eine wichtige Maßnahme dabei ist die Verbesserung der Abwasserbehandlung, bei der Innovationen aus der Chemie eine wichtige Rolle spielen. An welchen Lösungen BASF zu Water Treatment konkret arbeitet, wird heute auf der BASF Forschungspressekonferenz „From Science to Innovation – How Chemistry Contributes to Health Solutions“ gezeigt.

Folgen Sie unserer Forschungspressekonferenz heute auf Twitter und Facebook.

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09. November 2011, 15:34

Mobil zu sein ist heute selbstverständlich. Für eine energieeffiziente und klimafreundliche Mobilität der Zukunft eröffneten das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und BASF im Oktober das Gemeinschaftslabor BELLA (Battery and Electrochemistry), an dem künftig neue Batteriematerialien für Elektroautos entwickelt werden. Dr. Andreas Fischer hat für uns einige Basisfakten zur Materialforschung zusammengestellt.

Schon bei den Automobilpionieren standen Elektroautos hoch im Kurs. Auf den Straßen von Berlin, Paris und New York waren um 1900 sogar mehr Fahrzeuge mit Elektro- als mit Verbrennungsmotor unterwegs. Damals konnte sich der umweltfreundliche Antrieb nicht durchsetzen, da die Batterietechnik noch in den Kinderschuhen steckte.

Einhundert Jahre später versorgen wiederaufladbare Lithium-Ionen Batterien wie selbstverständlich Handys und Laptops mit Strom. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer Kathode aus Lithiummetalloxiden, einer kohlenstoffhaltigen Anode sowie einem Lithium-Ionen-leitenden Elektrolyten. Anode und Kathode werden durch einen Separator getrennt, welcher auch den Elektrolyten enthält.

Für den Einsatz in Elektroautos sind Lithium-Ionen Akkus nach wie vor sehr schwer und ihre Reichweite zu gering. Bei heutigen Batterien gilt: Jedes Kilogramm an Gewicht entspricht etwa einem Kilometer Reichweite. Um die Leistungsfähigkeit der Batterien zu verbessern, haben die Hersteller zwei Möglichkeiten: Entweder sie bauen größere und schwerere Batterien in ein Auto ein oder sie bringen mehr Energie in die Batterie. Forscher der BASF entwickeln deshalb gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern Materialien für leistungsfähigere Batterien mit einer höheren Energiedichte. Am Standort Elyria im US-Bundesstaat Ohio zum Beispiel läuft 2012 die Produktion innovativer Kathodenmaterialien auf Basis von Nickel-, Cobalt- und Manganoxiden (NCM) an.

Parallel zu Materialien für leistungsfähige Lithium-Ionen Batterien arbeiten BASF-Forscher gemeinsam mit dem Kooperationspartner Sion Power (Tucson, Arizona) an der nächsten Batteriegeneration, der Lithium-Schwefel-Batterie. Diese Batterie besteht aus einer Lithium-Anode und einer Schwefelhaltigen-Kathode.

Die höhere Energiedichte dieser Batterie im Vergleich zur Lithium-Ionen Batterie verhilft dem Elektroauto zu einer größeren Reichweite bei gleichem Batteriegewicht. Diese Technologie steht jedoch noch am Anfang der Entwicklung. Die wesentlichen Herausforderungen für die Forscher: Die Lebensdauer – als Gradmesser gilt die Anzahl an Ladungszyklen – ist noch zu gering, die Selbstentladung ist noch zu hoch. Neben hohen Sicherheitsstandards muss eine möglichst kurze Ladezeit gewährleistet sein.

Einen weiteren Sprung bei der Energiedichte und Leistung versprechen sich die Forscher von der übernächsten Generation, der Lithium-Luft-Batterie. Sie ähnelt einerseits der Lithium-Batterie, andererseits der Brennstoffzelle. Sie soll annähernd Reichweiten heutiger Autos ermöglichen. Die große Herausforderung bei der Entwicklung dieses Batterietyps besteht darin, dass das System auf der Luftseite nach außen offen ist. Dadurch kann der Elektrolyt verdampfen, außerdem ist die Zelle Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, die der Lithiumanode schadet.

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22. September 2011, 22:20

Bei dem Ziel, Energie und Ressourcen zu sparen, sind alternative Antriebe hoch im Kurs (siehe auch Energiequellen der Zukunft), allen voran die Elektromobilität. Knackpunkt ist und bleibt die Batterie, die Forschungsschwerpunkt der Elektrochemie ist. Als eines der wenigen Chemieunternehmen hat die BASF in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich elektrochemische Forschung betrieben und Gruppen von anerkannten Experten aufgebaut. Einer von ihnen ist der BASF-Forscher Dr. Andreas Fischer, mit dem sich Michael Lang über neuer Batteriematerialien für die Elektromobilität unterhalten hat.

Herr Fischer, welches ist für Sie die größte Herausforderung bei Batterie-Materialien?
An eine Batterie für den Elektroantrieb werden besondere Anforderungen gestellt. Sie soll eine möglichst große Reichweite ermöglichen, sehr lange zuverlässig arbeiten, dabei klein und leicht sein und wenig kosten. Wir arbeiten deshalb daran, die Energiedichte und die Stabilität zu erhöhen und achten dabei auch auf die Kosten. Mobilität muss bezahlbar bleiben. Das sind im Wesentlichen die Herausforderungen der Elektromobilität.  

Mobil zu sein ist heute selbstverständlich. Unter dem Motto „Cars love chemistry“ zeigt BASF auf der Internationalen Automobilausstellung IAA vom 15. bis 25. September energieeffiziente und klimafreundliche Lösungen für die Mobilität der Zukunft. Halle 4.0, Stand C35. 

Eine Komponente in Batterien sind Kathodenmaterialien. Woran wird geforscht?
Kathodenmaterialien haben eine bestimmte Energiedichte – das ist das Maß für die gespeicherte Energie pro Masse (Kilogramm) oder Volumen (m3). Wir möchten die Energiedichte erhöhen. Die Energiedichte wird von den beiden Faktoren Kapazität der Elektrodenmaterialien und Zellspannung bestimmt. Die Kapazität von klassischen Kathodenmaterialien z.B. liegt üblicherweise im Bereich von 150 Amperestunden pro Kilogramm, die mittlere Zellspannung bei 3,7 Volt. Dies gilt es zu verbessern.

Was müssen Sie dafür tun?
Wir testen einerseits Hochenergiematerialien, die zwar mit einer geringfügig niedrigeren Spannung arbeiten, aber eine höhere Kapazität von 250 Amperestunden pro Kilogramm haben. Daraus resultiert eine insgesamt höhere Energiedichte als beim Standardkathodenmaterial NCM (Nickel, Cobalt, Mangan). Der andere Ansatz besteht darin, nicht die Kapazität, sondern die durchschnittliche Zellspannung zu erhöhen. Das erforschen wir an so genannten Hochvolt-Spinellen (LiMn2O4), die eine höhere Kapazität als NCM haben.

Wie erzielt man Fortschritte bei der Lebensdauer und Stabilität der Batterie?
Wir arbeiten sowohl an der Struktur und Zusammensetzung der Kathodenmaterialien als auch an geeigneten Elektrolyten, der zweiten wichtigen Komponente in Batterien. Elektrolytflüssigkeit und Kathodenmaterial müssen zueinander passen. Auch das Anodenmaterial hat einen Einfluss auf das System. Die eigentliche Herausforderung besteht also darin, das Zusammenspiel des gesamten Systems zu betrachten. Dass wir bei der Entwicklung so viele Dinge im Auge behalten müssen, macht die Weiterentwicklung der Batteriematerialien so aufwändig und so schwierig.

Sie sprachen bereits die Elektrolyten an. Worauf kommt es dabei an?
Wir suchen nach geeigneten Formulierungen, damit die Kathode sowohl bei hohen als auch bei tiefen Temperaturen noch stabil arbeitet: Damit das Auto auch noch im Winter bei Minusgraden startet und weil die Batterie im Betrieb sehr warm werden kann. Der Elektrolyt muss ein relativ breites Temperaturspektrum abdecken und z.B. bei Hochvoltspinellen auch bei einer Zellspannung von 5 Volt noch funktionieren – 5 Volt sind für organische Materialien eine echte Herausforderung.

Warum sind 5 Volt eine echte Herausforderung?
Bei 5 Volt gibt es eine relativ starke oxidative Wirkung.  Es bilden sich Abbauprodukte, die die Batterie zerstören können. Deshalb verwenden wir schon für viele Basiselektrolyte eine Mischung aus verschiedenen Carbonaten auf der Basis von Ethylencarbonat, das relativ oxidationsstabil ist. Für eine Hochvoltbatterie ist aber auch das noch nicht ausreichend und wir arbeiten an verbesserten Elektrolytsystemen.

In der öffentlichen Diskussion geht es immer wieder um ausreichende Versorgung mit den für Batterien notwendigen Rohstoffen. Wie gehen Sie damit um?
Das teuerste Material in einer heutigen Lithium-Ionen-Batterie ist Cobalt. Wir versuchen deshalb, den Cobalt-Gehalt zu senken, ohne dass es zu Abstrichen bei der Leistung kommt. Andererseits muss man langfristig sowohl Cobalt als auch Nickel aus den Batterien wieder gewinnen. Das schauen wir uns  genau an.

Die Fragen stellte der Wissenschaftsjournalist Dr. Michael Lang

Literatur:

• Handbook of Batteries . - 3rd rev. Ed. - New York : McGrawHill, 2008.
• Lithium Batteries : Research, Technology and Applications. - New York : Nova Science Publ., 2010
• Lithium-Ion Batteries : Science and Technologies. - New York, NY : Springer, 2008.

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22. Juli 2011, 14:15

Den mit 10.000 Euro dotierten „BASF Catalysis Award“ für herausragende Nachwuchsforscher erhält in diesem Jahr Professor Dr. Tobias Ritter von der Harvard University. Professor Ritter studierte Chemie in Braunschweig, Bordeaux, Lausanne und Stanford. Nach der Promotion in Zürich wechselte er als Postdoktorand an das California Institute of Technology (Caltech). Seit 2006 lehrt und forscht er an der Harvard University. Ausgezeichnet wird Professor Ritter auf dem diesjährigen Heidelberg Forum of Molecular Catalysis (HFMC 2011) für seine innovativen Arbeiten auf dem Gebiet der Katalyse für die organische Synthese. Michael Lang sprach mit Tobias Ritter über die Schwerpunkte seiner Katalyse-Forschung. 

Herr Professor Ritter, womit beschäftigt sich Ihre Arbeitsgruppe?

Der Schwerpunkt unserer Arbeit liegt auf den organischen Fluorverbindungen. Wir haben ein neues katalytisches Verfahren entwickelt, um gezielt eine Bindung zwischen einem Fluor- und einem Kohlenstoffatom herzustellen.

Was ist das Besondere an einer Fluor-Kohlenstoff-Bindung?

Fluor besitzt die höchste Elektronegativität aller chemischen Elemente.  Das bedeutet, dass es  die beiden gemeinsamen Elektronen zweier Atome in einer Bindung ganz stark an sich zieht. Außerdem hat Fluor einen sehr kleinen Ionenradius. Daraus resultiert nicht nur eine sehr stabile Bindung, sondern auch eine starke polare Wechselwirkung mit anderen Molekülen.

Welche Konsequenzen haben diese Eigenschaften für die praktische Anwendung?

Organische Fluorverbindungen werden vor allem in der Pharmazie, aber auch im Pflanzenschutz oder bei medizinischen Untersuchungen eingesetzt. Fluor verbessert die Bioverfügbarkeit, die Fettlöslichkeit und sorgt dafür, dass die Substanz vom Stoffwechsel nicht zu schnell abgebaut wird.

Welches Ziel verfolgen Sie mit Ihrer Forschung?

Wir wollen das Universum der Moleküle  für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) erweitern. Für dieses Verfahren ist das Isotop 18F die erste Wahl. Allerdings hat 18F eine Halbwertszeit von nur etwa 109 Minuten. Dieser rasche Zerfall ist die eigentliche Herausforderung. Wir haben nicht genug Zeit, das Molekül zu synthetisieren. Deshalb bauen wir Fluor erst im letzten Schritt der Synthese in das Molekül ein.

Wie erfolgt der Einbau des Fluors in das organische Molekül?

Seit hundert Jahren versuchen Chemiker, Fluor direkt mit Kohlenstoff zu verbinden. Das ist wegen der Reaktionsfreudigkeit und Elektronegativität von Fluor nicht ganz einfach. Meine Arbeitsgruppe hat 2008 einen indirekten, mehrstufigen  Ansatz entwickelt. Wir binden zunächst den Kohlenstoff an ein Übergangsmetall, anschließend erfolgt die Bindung von Fluor an diesen Komplex, und im letzten Schritt werden Fluor und Kohlenstoff miteinander verbunden.

Das hört sich einfach an. Gibt es einen Trick dabei?

Die Bindung zwischen Fluor und Kohlenstoff ist sehr stabil. Das bedeutet, dass es eine hohe energetische Hürde gibt, um diese Bindung herzustellen. Normalerweise wird als Katalysator nur ein Metall verwendet. Wir setzen hingegen zwei Metalle ein, die gewissermaßen zusammenarbeiten, um diese hohe Energiebarriere zu senken.

Sie haben noch ein zweites Forschungsgebiet. Warum beschäftigen Sie sich mit Eisen als Katalysator?

Eisen ist wirtschaftlich interessant. Für großtechnische Verfahren wie das Haber-Bosch-Verfahren oder die Fischer-Tropsch-Synthese werden Tausende von Tonnen Eisen als Katalysator benötigt. Wenn wir hier die Ausbeute verbessern können, wäre das für die Unternehmen von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Außerdem ließe sich durch eine effizientere Katalyse viel Energie einsparen. Ich schätze, dass ungefähr ein Prozent des weltweiten Energieverbrauchs für das Haber-Bosch-Verfahren aufgewendet wird.

Das Gespräch führte der Wissenschaftsjournalist Dr. Michael Lang 

 

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08. Juli 2011, 19:32

Weitere Infos: 

 

• Lektüre: S. E. Smith, T.  Rosendahl, P. Hofmann, Organometallics 2011, 30, in press; “Towards the Rhodium-Catalyzed Bis-Hydroformylation of 1,3-Butadiene to Adipic Aldehyde.”
• Vom 5. bis 11. März 2011 war das Catalysis Research Laboratory (CaRLa) in Heidelberg zum vierten Mal Gastgeber der „CaRLa Winterschool“ mit rund 50 Doktoranden und Postdoktoranden aus den weltweit führenden Katalyse-Arbeitskreisen. Mehr über CaRLA und die Winterschool 2011 

 

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08. Juli 2011, 19:05

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29. Juni 2011, 19:07

Wenn am 22. Juli das 6. Heidelberg Forum of Molecular Catalysis die Crème de la crème der Katalyseforschung in die Metropolregion zieht, wird eine Einrichtung wieder besonderes Interesse wecken: CaRLa, das „Catalysis Research Laboratory". Im gemeinsamen Katalyse-Labor von BASF und der Universität Heidelberg betreibt ein Dutzend ausgewählter Postdoktoranden aus aller Welt Grundlagenforschung auf dem Gebiet der homogenen Katalyse. Wie die Zusammenarbeit zwischen Hochschule und Industrie funktioniert, erklären Prof. Dr. Peter Hofmann, Universität Heidelberg, und Dr. Michael Limbach, BASF SE, die das Projekt gemeinsam leiten.

Spielt die Universität Heidelberg jetzt nach den Spielregeln der BASF?

Hofmann: Keineswegs! CaRLa ist ein Universitätsinstitut und kein ausgelagertes Labor der BASF. Wir treiben hier unsere Grundlagenforschung voran wie an jeder anderen universitären Einrichtung. Allerdings orientiert sich bei uns diese Forschung an industriell relevanten Produkten und Fragestellungen. Woran genau geforscht wird, entscheiden BASF-Forschung und wir gemeinsam. Das ist eine völlig neue, einmalige Einrichtung in der Forschungslandschaft, auch global gesehen.

Warum forscht die BASF nicht bei sich in Ludwigshafen?

Limbach: Bei CaRLa können wir Grundlagenforschung betreiben. Wir arbeiten also an Fragestellungen, die bislang weder an der Uni noch in der Industrie technologisch gelöst sind. Und das ist langfristig für ein Unternehmen wie BASF interessant. Diese Grundlagenforschung braucht Zeit. Sie ist gemessen an den Erfolgsaussichten immer risikoreich und damit in einem universitären Umfeld optimal aufgehoben. Anders ausgedrückt: CaRLa entwickelt sozusagen den ersten Antrieb eines Autos – einen Katalysator, der nur wenige Reaktionszyklen macht. Die Ludwigshafener Spezialisten bei BASF werden daraus dann einen Rennwagen bauen – also den Katalysator auf höchste Effizienz tunen. Deshalb ist es so wichtig, den Erfolg solcher Projekte tunlichst nicht in den kurzfristigen Projektzyklen der Industrie zu beurteilen. Man braucht einfach mehr Zeit.

Wer profitiert mehr von CaRLa, die BASF oder die Universität?

Hofmann: Ich denke, es ist eine klassische Win-Win-Situation. Die Universität (mit Beteiligung des Forschungsministeriums Baden-Württemberg) und BASF finanzieren jeweils sechs Postdoktoranden und gemeinsam einen Chemotechniker. Die CaRLa-Mitarbeiter haben neben der täglich benötigten Ausrüstung für Grundlagenforschung, die CaRLa selbst besitzt, Zugriff auf alle Großgeräte des Sonderforschungsbereichs Katalyse der Fakultät und der Chemischen Institute, die in Industrieunternehmen wie der BASF nicht vorhanden oder nur umständlich nutzbar sind. Umgekehrt verfügt auch die BASF über Infrastruktur , die an Universitäten normalerweise nicht vorgehalten wird, und die die CaRLa-Mitarbeiter nutzen dürfen.

Limbach: Durch die enge Zusammenarbeit zwischen CaRLa, BASF in Ludwigshafen und den Hochdurchsatz-Experten der hte AG in Heidelberg können alle Beteiligten den optimalen Nutzen für sich aus der Kooperation ziehen. Ein Beispiel ist ACER: Das Projekt steht für die Synthese von Acrylaten aus CO2 und Ethylen und wird vom BMBF gefördert. Hier sind neben CaRLa und der hte auch die TU München und die Universität Stuttgart beteiligt: CaRLa hilft der hte bei organometallischen Fragestellungen, hte hilft uns und den Universitäten im Gegenzug mit der Überlassung von Testkapazitäten. Durch dieses Projekt werden zudem mehrere Doktoranden an den beteiligten Universitäten finanziert.

Wie bekommen Sie die Mitarbeiter, die Sie haben möchten?

Limbach: CaRLa hat sich inzwischen unter Katalyse-Forschern einen guten Ruf erarbeitet, nicht zuletzt durch die vielen wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Auftritte bei internationalen Konferenzen. Wir bekommen heute Bewerbungen von promovierten Chemikern aus den weltweit führenden Arbeitskreisen in der homogenen Katalyse und mit hervorragendem fachlichen Hintergrund – das ist durchaus kein Selbstläufer, dahinter steht jahrelange Arbeit. Dabei helfen uns auch unser Gastwissenschaftler-Programm und die CaRLa Winterschool.

Hat sich die Sicht der beteiligten Wissenschaftler auf die Industrieforschung durch CaRLa geändert?

Hofmann: Durch CaRLa erhalten wir einen Einblick in industrielle Projekte, die auch für unsere Forschung von Interesse sind. Aber das ist eigentlich nichts Neues. Seit Mitte der Achtzigerjahre kooperiere ich im Rahmen von bilateralen Projekten mit der BASF. Die Zusammenarbeit zwischen dem Chemieunternehmen und der Universität Heidelberg hat übrigens eine lange Tradition. Georg Wittig (Nobelpreis 1979) zum Beispiel hat zusammen mit der BASF wichtige Vitaminsynthesen entwickelt.

Haben Sie keine Bedenken, sich von der Industrie vereinnahmen zu lassen?

Hofmann: Nein, Universität und BASF entscheiden gemeinsam in einem Lenkungsgremium über anstehende Investitionen und Forschungsprojekte. Die von der Universität angestellten Postdoktoranden sind auch voll in meinen oder einen anderen Lehrstuhl integriert. Auch bei der Gewinnung hochqualifizierter Wissenschaftler für CaRLa entscheiden wir stets gemeinsam, und hier spielt natürlich die internationale Vernetzung der an CaRLa beteiligten Hochschulforscher eine wichtige Rolle.

Limbach: Wir wollen auch niemanden vereinnahmen – Forschung profitiert von starken, unabhängigen Partnern. Andererseits ist klar, dass jede Seite auf den jeweils anderen Partner zugehen und Ansprüche klar formulieren muss. Eine gute Kooperation ist eben von wechselseitigem Geben und Nehmen geprägt.

Hat CaRLa schon Nachahmer gefunden?

Hofmann: Ich weiß, dass auch eine andere Katalyse-Arbeitsgruppe mit einem großen Chemieunternehmen kooperiert. Allerdings findet in dem gemeinsamen Labor viel mehr industriell definierte Auftragsforschung statt. Mir ist kein vergleichbares Konstrukt wie CaRLa bekannt, bei dem Industrie und Hochschule als Partner und auf Augenhöhe gemeinsam echte Grundlagenforschung betreiben.

Limbach: Wir sind stolz darauf, dass andere Universitäten und Unternehmen aus der Chemie das CaRLa als vorbildliches Kooperationsmodell ansehen: Das Original wird oft kopiert, aber eben nie erreicht.

Das Interview führte der Wissenschaftsjournalist Dr. Michael Lang

The 6. Heidelberg Forum of Molecular Catalysis (HFMC 2011) will take place on July 22, 2011. Speakers: Andreas Pfaltz, John E. Bercaw, David Milstein. The BASF Catalysis Award 2011 will be presented to Tobias Ritter (Harvard) at the forum.

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29. Juni 2011, 19:06

Juni ist eine gute Zeit für den Blick nach vorn. Viel haben wir uns vorgenommen Anfang des Jahres, Michael Lang und ich, als wir angefangen haben, den Reactions-Blog so zu füllen, wie er es verdient, in einem neuen Format und neuen Themen. Wir beide lieben diesen Blog, weil er uns immer wieder die vielen Facetten der Forschung entdecken läßt; weil wir länger bei Texten verweilen als üblich.

Aber wir haben auch gelernt, uns in Geduld zu üben: zum Beispiel wenn ein Experte, mit dem wir gedanklich schon das nächste Interview geplant haben, die Abteilung wechselt. Kai: alles Gute für den neuen Job! Forschung ist halt immer in Bewegung, und wir versuchen halb als Berichterstatter halb als Wegbereiter (neudeutsch "enabler") ihren Fluss nachzuzeichnen.

Das Internationale Jahr der Chemie geht bald in die zweite Halbzeit. Für uns beginnt sie mit dem HFMC: Das Heidelberg Forum of Molecular Catalysis ist eine Institution in der Katalyseforschung und der Anlass, das gemeinsame Labor von Uni Heidelberg und BASF CaRLa vorzustellen und zu fragen, nach wessen Spielregeln dort geforscht wird. Außerdem wollen wir einen Blick auf Pflanzenschutzforschung werfen und natürlich auf ein wichtiges zentrales Thema: Elektromobilität und den Beitrag der Chemie.

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