Überblick über das Forschungsprofil

Seit mehr als 20 Jahren befassen sich die Mitarbeiter des Lehrstuhls für Luftchemie und Luftreinhaltung der BTU Cottbus in der Berliner Außenstelle, der Arbeitsgruppe Luftchemie, mit der Erforschung der sich verändernden chemischen Zusammensetzung und den luftchemischen Prozessen in der unteren Atmosphäre (Gas-, Partikel- und Tropfenphase). Neben akademischen Fragestellungen war immer auch der Aspekt einer "intelligenten" Luftreinhaltung eine Motivation der Forschung. Während jedoch in den 1990er Jahren der Mittelpunkt des Interesses in der Aufklärung der Prozesse lag, so verschob sich der Schwerpunkt der Aktivitäten in den vergangenen fünf Jahren zunehmend auf die Entwicklung von Verfahren zur Luftreinhaltung. Dabei kam uns unsere langjährige Erfahrung in der Behandlung komplexer mehrphasenchemischer Systeme zugute. Unveränderte Motivation unserer F&E-Aktivitäten bleibt der Klimawandel und dessen Kontrolle durch nachhaltige Chemie.

Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenz

Die Forschungsaktivitäten der Gruppe basieren im Wesentlichen auf

  • modelltheoretischen Arbeiten (numerische Simulation),
  • Langzeitmessungen (niederschlagschemische Messstation Seehausen/Altmark 1982-2002 und wolkenchemische Messstation Brocken 1992 - 2010),
  • Messkampagnen zu spezifischen Fragestellungen an unterschiedlichen Orten (Wolken- und Nebelchemie, Ozonchemie, Stickoxidchemie und Gas-Partikel-Wechselwirkungen) sowie
  • Laborarbeiten zur Luftreinhaltung (Photokatalyse, CCS-Technologie) als auch
  • konzeptionelle Studien zum Solarzeitalter (CCC-Technologie: carbon capture and cycling).

Im Zeitraum 1992-2008 hat die Gruppe an mehr als 30 großen Messkampagnen im In- und Ausland teilgenommen; wir waren an allen großen Forschungsprojekten des BMFT/BMBF (SANA, TFS, AFO2000) beteiligt. Weitere Forschungsprojekte wurden von der EU (6), der DFG (6), der DBU (4) u.a. gefördert. Unsere wissenschaftliche Kernkompetenz liegt auf folgenden Gebieten:

  • Multiphasenchemie, d.h. Stoffübergangsprozesse und chemische Reaktionen im System Fest-Flüssig-Gas (Modellierung, Simulation und Feldexperimente),
  • Wolkenchemie (Feldexperimente und Monitoring),
  • Dynamik von Photooxidantien (insb. Ozon, Wasserstoffperoxid, Stickoxide),
  • Niederschlagschemie (Feldexperimente und Monitoring),
  • Atmosphärisches Aerosol (PM Staubbelastung) und
  • Biogeochemische Stoffkreisläufe und Interaktionen, insbesondere Schwefel, Stickstoff und Chlor (theoretische Studien und Feldexperimente).

Mit der verstärkten Hinwendung zur industriellen Anwendung auf der Basis unserer multiphasenchemischen Erkenntnisse aus der Atmosphäre haben wir uns auf die Entwicklung nachhaltiger Technologien konzentriert. Eine Richtung betrifft die Luft- und Wasserreinigung (sog. advanced oxidation technologies) durch heterogene Photokatalyse an Gas-Flüssig-Grenzflächen (Fallfilmreaktor) unter ozonbeschleunigter OH-Radikalausbeute. Eine zweite aktuelle Forschungsrichtung beinhaltet die Zielstellung einer effektiveren ultraschallinitiierten CO2-Desorption im Prozess der CO2-Abscheidung aus Rauch- und Prozessgasen. Zu beiden Richtungen existieren Patente.

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