Sustainable Catalysis

SusCat represents an international project that develops novel organic catalysts, which efficiently drive the production of synthetic fuels for instance from CO₂ as feedstock. State-of-the-art catalysis often relies on transition metals such as platinum or tungsten compounds – materials, which are scarce and potentially expensive, in particular when considering their consequent industrial scale-up for a carbon-neutral energy future. Consequently SusCat seeks an alternative solution and pursues organic sustainable catalytic materials, which drive the fuel production least as efficient without consuming critical elements. The idea is simple – motifs and themes from enzymology are incorporated into semiconducting polymers. As such, the researchers Philipp Stadler and Tsukasa Yoshida from the Johannes Kepler University Austria and Yamagata University Japan mimic nature and thus create sustainable catalytic materials, which are electrically-conductive and catalytically active. Similar to best-in-class transition metal systems, these bio-functional polymers transfer electricity to fuel efficiently. The researchers have already demonstrated materials that operate on par with state-of-the-art electrocatalyts. Now, their project SusCat ties their excellence to advance these materials for instance by incorporation new enzymatic themes in order to extend their applicability. This concept could be universally utilized for manifold synthesis reaction, where high catalytic activity is required and where nature provides a template. The main goal of SusCat, however, is to establish a sustainable catalytic cycle for synthetic fuels – thereby harnessing the power of enzymatic motifs in artificial synthesis and thereby involving solely abundant organic matter.

Sustainable Catalysis (SusCat) ist ein internationales Forschungsprojekt zur Entwicklung neuartiger Katalysatoren, die vor allem die Herstellung von synthetischen Treibstoffen z.B. aus CO2 effizient ermöglichen. Derzeit werden diese Reaktionen mittels Übergangsmetallkatalysatoren wie etwa Platin oder Wolframverbindungen ermöglicht. Dies stellt vor allem in Hinblick auf deren wachsenden Einsatz – Stichwort CO2-Neutralität – ein Problem dar, da diese Metalle nicht grenzenlos verfügbar sprich teuer sind. SusCat sucht einen Ausweg, indem alternative, metall-freie Katalysatoren entwickelt werden. Die Idee ist simpel – katalytische Sequenzen aus der Natur wie etwa in Enzymen werden in Halbleiter-Polymeren eingebaut – so mimen die Forscher Philipp Stadler von der Johannes Kepler Universität Linz und Tsukasa Yoshida von der Yamagata Universität die Natur – sie bauen ein elektrisch leitendes mit katalytischen Sequenzen bestücktes Material. So ermöglichen sie die Aktivierung durch elektrischen Strom ähnlich den metallischen Katalysatoren. Die Forscher haben bereits erfolgreich Materialien gezeigt, die auf Augenhöhe mit Metallsystemen operieren. SusCat entwickelt diese Systeme weiter durch Einbau neuer katalytische Sequenzen und durch Verbreiterung ihres Einsatzgebiets. Ziel ist es, einen katalytischen Zyklus zu entwickeln, der die Synthese effizient ermöglicht und dabei nur aus nachhaltigen, überall verfügbaren Materialien besteht. Diese Materialen können in Zukunft für diverse katalytische Prozesse eingesetzt werden, wo immer die Natur bereits eine Lösung anbietet.

Total funding 190.000,00

1.5.2018-30.4.2020