FAU-Professor Dr. Bastian Etzold erhält fünf Millionen Euro im Rahmen der Hightech Agenda Bayern zur Erforschung von Power-to-X-Technologien

Die FAU erhält eine Spitzenprofessur vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst: Im Rahmen der Hightech Agenda Bayern wird Prof. Dr. Bastian Etzold, Lehrstuhl für Power-to-X-Technologien, mit der mit fünf Millionen Euro dotierten Förderung ausgezeichnet.

„Bastian Etzold passt ideal zur FAU, gerade was das Thema Wasserstoff angeht. Bei uns forschen Spitzenwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlicher erfolgreich an Konzepten, um die Energiewende voranzutreiben. Mit seiner Expertise wird Bastian Etzold diese Energieforschung weiter stärken, neue Ideen für Innovationen entwickeln und Kooperationen, wie zum Beispiel mit dem Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien, weiter ausbauen“, freut sich FAU-Präsident Prof. Dr. Joachim Hornegger.

Wissenschaftsminister Markus Blume ergänzt: „Die visionäre Forschung von Professor Etzold hilft uns beim schnellen Übergang in eine nachhaltige Gesellschaft mit hohem Lebensstandard. Denn dafür benötigen wir Verfahren und Materialien für die Erzeugung, Nutzung und Speicherung erneuerbarer elektrischer Energie und zur Synthese chemischer Produkte. Für deren Erforschung und Entwicklung garantiert die FAU mit starken Forschungsschwerpunkten in den Themenfeldern Energie, Umwelt und Klima Professor Etzold als jungem wie renommiertem Wissenschaftler eine exzellente wissenschaftliche Infrastruktur. Zugleich verstärkt seine erfolgreiche Berufung die internationale Strahlkraft der FAU und zeigt die kraftvolle Hebelwirkung unseres Bayerischen Spitzenprofessurenprogramms im weltweiten Wettbewerb um die besten Köpfe!“

Elektrochemische Produktion: Grüne Alternative zu Verbrennungsprozessen

„Elektrochemische Prozesse sind ein Grundpfeiler für eine zukünftige grüne chemische Industrie“, ist sich Prof. Dr. Bastian Etzold sicher. „Sie können als Alternative zu den aktuell genutzten Verbrennungsprozessen zur Energiebereitstellung die Industrie revolutionieren.“ Denn elektrochemische Prozesse nutzen – im Idealfall – grünen Strom statt fossiler Energiequellen, um chemische Reaktionen voranzutreiben.

Ein Beispiel dafür: die elektrochemische Wasserspaltung, um Wasserstoff herzustellen. Der Weg dorthin ist aber alles andere als einfach: „Die Abläufe in den Elektrolyseuren sind hochkomplex, müssen aber exakt aufeinander abgestimmt sein. Die ablaufenden Prozesse umfassen circa acht Größenordnungen. Zur Veranschaulichung: Wenn das Wassermolekül die Größe eines Fußballes hätte, dann müsste man die Phänomene bis hin zur Größe unserer Erde im Blick behalten“, erklärt Bastian Etzold.

Mithilfe von Elektrolyseuren wird durch elektrischen Strom eine chemische Reaktion herbeiführt. Sie bestehen aus zwei mit einem Katalysator beschichteten Elektroden, die durch einen Separator voneinander getrennt sind. Wird den Elektroden Strom zugeführt, wird Wasser aufgespalten in Wasserstoff an der einen und Sauerstoff an der entgegengesetzten Elektrode. Durch die Katalysatoren wird die notwendige Energiemenge für diese Spaltung gesenkt. Gasblasen entstehen und bedecken den Katalysator, so dass die weitere Spaltung bis zum Ablösen der Blasen zunächst unterbrochen ist. In anderen elektrochemischen Prozessen kommen neben Wasser noch weitere Rohstoffe, wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, und deren Transport an die Elektroden hinzu. „Diese Abläufe minutiös zu dirigieren und kontrollieren, ist nötig, um Strom und die verwendeten Rohstoffe hocheffizient nutzen zu können.“ Zahlreiche Produkte aus unserem alltäglichen Leben, wie beispielsweise Dünger, Leichtbaumaterialien oder Hygieneartikel, brauchen zukünftig mindestens die Wasserelektrolyse, um nachhaltig produziert werden zu können oder werden die direkte elektrochemische Synthese nutzen.

Power-to-X-Technologie

Neben der Nutzung von grünen Strom geht die Vision von Prof. Dr. Etzold jedoch weiter: „Die Vision ist, CO₂ als Kohlenstoffquelle zu nutzen, hierdurch das Treibhausgas zu binden und die Produktion unabhängig von fossilen Rohstoffen zu machen.“ Diese sogenannte „Power-to-X“-Technologie filtert Kohlenstoffdioxid aus Abgasen und der Luft und wandelt es in synthetische Stoffe zum Speichern von Energie oder als Rohstoff für die chemische Industrie um. Hierfür wird entweder der Elektrolysewasserstoff genutzt oder die Umwandlung direkt im Elektrolyseur realisiert. Beides werden Etzold und sein Team am neuen FAU-Lehrstuhl untersuchen. „Kurzfristig wird die Umwandlung von CO₂ in einem der Wasserelektrolyse nachgelagerten Industrieprozess ablaufen. Ziel ist es, dies zukünftig einzusparen und den Elektrolyseur direkt für die komplexe chemische Umwandlung zu nutzen“, sagt Etzold.

Um dies zu ermöglichen, legt Bastian Etzold seinen Fokus auf die Erforschung maßgeschneiderter, oft kohlenstoffbasierter Materialien, die die Grundlage für die Power-to-X-Technologie bilden: „Diese maßgeschneiderten Materialien müssen verschiedenen Funktionen gerecht werden, wie beispielsweise eine hohe elektrische Leitfähigkeit und ein schneller Transport aller Chemikalien. Wir erforschen das Wechselspiel aus Materialeigenschaft und Prozessfahrweise unter technisch relevanten Bedingungen, so dass wir konkrete Rückschlüsse für industrielle Produktionsprozesse gewinnen können. Digitale Simulationen und Methoden wie der 3D-Druck helfen uns, die Einblicke zu vertiefen und den Einfluss auf gesamte Produktionsketten abschätzen zu können.“

Spitzenprofessur stärkt FAU-Standort in Fürth

Angesiedelt ist der neue Lehrstuhl für Power-to-X-Technologien im Technikum in Fürth, wo er die Forschung im Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik (ZMP) weiter stärkt. Hier arbeiten renommierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an interdisziplinären Forschungsthemen, die zwischen Werkstoffwissenschaften, Maschinenbau, Chemie und Physik angesiedelt sind. Ziel ist es, die Ideen aus der Grundlagenforschung der beteiligten Lehrstühle bis in das Prototypenstadium weiter zu entwickeln – und so innovative Technologien in die Praxis zu bringen.

Über Bastian Etzold

Prof. Dr. Bastian Etzold hat seit August 2023 den Lehrstuhl für Power-to-X-Technologien an der FAU inne. Etzold hat 2004 sein Diplom in Chemie- und Bioingenieurwesen an der FAU abgeschlossen, 2008 sein Diplom in Wirtschaftswissenschaften an der FernUniversität in Hagen. An der Universität Bayreuth promovierte er 2007 in chemischer Verfahrenstechnik, bevor er an die FAU zurückkehrte: Im Exzellenzcluster „Engineering of Advanced Materials“ forschte er als Postdoctoral Fellow.

Von 2010 bis 2015 war er als Professor für Katalytische Materialien an der FAU tätig. In diese Zeit fällt auch sein Aufenthalt in den Materialwissenschaften an der Drexel University in Pennsylvania, USA, als Feodor-Lynen-Stipendiat, gefördert durch die Alexander von Humboldt-Stiftung. Im Jahr 2015 bewarb sich Prof. Etzold noch an der FAU auf einen ERC Consolidator Grant: 2016 wurde ihm die Förderung – dann bereits an der Technischen Universität Darmstadt als Professor für Technische Chemie – über zwei Millionen Euro zugesprochen.

Während seiner Zeit an der FAU koordinierte Bastian Etzold das EU-Forschungsprojekt „SusFuelCat“ zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Energieproduktion. Seit 2017 ist der Forscher Mitglied des Vorstandes der Dechema Fachsektion chemische Reaktionstechnik und Vizepräsident des Arbeitskreises Kohlenstoff. Seit 2017 ist er Mitglied des Lenkungskreises der Deutschen Gesellschaft für Katalyse und seit 2023 Mitglied des Auswahlausschuss für die Vergabe von Forschungsstipendien der Alexander von Humboldt-Stiftung.

Das Bayerische Spitzenprofessurenprogramm

Mit dem Spitzenprofessurenprogramm (SPP) als Teil der Hightech Agenda Bayern betreibt das bayerische Wissenschaftsministerium Forschungsförderung auf höchstem Niveau. Eine erfolgreiche Berufung im Rahmen des Programms an einer staatlichen bayerischen Universität ist bei einer Laufzeit von fünf Jahren neben der Personalstelle mit einem Betrag von bis zu fünf Millionen Euro dotiert. Das schafft hervorragende Rahmenbedingungen für die Spitzenforschung ausgewiesener Koryphäen aus dem In- und Ausland.

In jeweils auf sie zugeschnittenen Förderlinien ermöglicht das SPP auch Berufungen an Hochschulen für angewandte Wissenschaften (HAW) und Kunsthochschulen. In den Jahren 2021 bis 2023 sind rund 43 Millionen Euro für das Spitzenprofessurenprogramm vorgesehen.

Bastian Etzold zu Gast auf dem Weltmarktführer Innovation Day 2023

Am 14. September findet der Weltmarktführer Innovation Day der WirtschaftsWoche in Erlangen statt, den die FAU mitinitiiert. Prof. Bastian Etzold wird dort über die „Wunderwaffe Wasserstoff – Energieträger der Zukunft“ diskutieren.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Bastian Etzold
Lehrstuhl für Power-to-X-Technologien
Tel.: 0911/65078-65000
bastian.etzold@fau.de