Projekte und Transfer

Die Ausbildung von Nachwuchswissenschaftler*innen ist für die Zukunft der Wissenschaft und Forschung essentiell. Die Max Planck-Gesellschaft hat daher eine einzigartige Doktorandenausbildung auf den Weg gebracht – die International Max Planck Research Schools. Auch das MPI CEC konnte im Wettbewerb überzeugen und eine IMPRS für sich gewinnen: Die IMPRS-RECHARGE.

Das Max-Planck-Cardiff Centre Funcat schafft Grundlagen für die systematische Entwicklung von chemischen Reaktionsbeschleunigern.
Im Max-Planck-Cardiff Centre on the Fundamentals of Heterogeneous Catalysis (Funcat) haben sich drei Max-Planck-Institute - das MPI für Kohleforschung, das FHI in Berlin und das MPI CEC - und die Universität Cardiff zusammengeschlossen, um neue Wege in der Katalysatorforschung zu verfolgen, die unter anderem auf künstliche Intelligenz setzen.

FUNCAT Website

Active Sites: Aufklärung katalytischer Zentren in wässriger Umgebung
Das Forschungszentrum ACTIVE SITES entwickelt innovative Analysemethoden, um aktive Zentren in chemischen und biologischen Prozessen – von Energiekonversion bis Wasseraufbereitung – unter realen wässrigen Bedingungen zu charakterisieren. Dieser Fokus ist entscheidend, da viele nachhaltige Technologien (z. B. „milde“ Katalyse) nur in wässrigen Medien effizient funktionieren, das Verständnis der aktiven Zentren hier jedoch noch limitiert ist.

Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit (Chemie, Biologie, Physik, Ingenieurwesen) kombiniert das Zentrum Präparationsmethoden mit neuartigen Messzellen für Ambience- und Operando-Analysen. Die Kopplung komplementärer Instrumente ermöglicht so die Echtzeit-Charakterisierung von Katalysatoren, Biomakromolekülen oder Zellverbünden über verschiedene Längen- und Zeitskalen hinweg.

17 Partner aus Industrie und Wissenschaft sind am Verbundprojekt Carbon2Chem® beteiligt. Ziel des Projekts ist es, Hüttengase, die bei der Stahlproduktion aus den Hochöfen entweichen, für die Produktion von Chemikalien zu nutzen und Kohlenstoffdioxidausstoß anhaltend zu verringern. Dafür wird zusätzlich Wasserstoff benötigt, der mit Hilfe erneuerbarer Energien erzeugt werden soll.

Der CO₂-Ausstoß in der Region und auch an anderen Stahlstandorten soll auf diese Weise wirtschaftlich nutzbar gemacht und somit ein klimarelevanter CO₂-Einspareffekt erreicht werden.
Prof. Schlögl, Direktor am MPI CEC, ist einer der Initiatoren des Projektes. 

Die Partner aus Wissenschaft und Industrie schlagen mit Carbon2Chem® eine Brücke von der Grundlagenforschung in den Markt.

Ausführliche Informationen zu den Fortschritten des Projektes und weitere Details finden Sie unter:
FONA und Fraunhofer UMSICHT

Das Cat(alysis)Lab(aboratory) ist eine Forschungsplattform in Berlin zur Entwicklung neuartiger Katalysatormaterialien, die durch die Zusammenarbeit des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie und der Max-Planck-Gesellschaft (Fritz-Haber-Institut, Berlin und MPI CEC) aufgebaut wurde.

CatLab ist ein Aufbauprojekt mit der Zielsetzung neuartige Katalysatoren auf Basis von Dünnschicht- und Nanotechnologie zu entwickeln und die Forschung rund um Katalysatoren zu revolutionieren. Diese Katalysatoren sollen zur Realisierung von CO₂- neutralen Energiesystemen und zur Nutzung von erneuerbarem Strom als Primärenergiequelle im global-industriellem Maßstab beitragen. Dabei soll eine Brücke von der Grundlagenforschung zur industriellen Anwendung gebaut werden.

Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase - Materialien und Mechanismen in der thermischen, Elektro- und Photokatalyse

Am DFG geförderten Collaborative Research Centre (CRC/Transregio 247) an der Universität Duisburg-Essen und der Ruhr-Universität Bochum sind neben dem MPI CEC auch das MPI für Kohlenforschung und das Fritz-Haber-Institut beteiligt. Ziel des CRC/TRR 247 ist es, ein grundlegendes Verständnis der heterogenen Oxidationskatalyse in der Flüssigphase zu gewinnen, das mit der Metallkatalyse in der Gasphase vergleichbar ist. D.h. die Natur der katalytisch aktiven Stellen und die Reaktionsmechanismen sollen entschlüsselt werden. Das CRC ist in verschiedene Teilbereiche und Projekte unterteilt.

Das Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) und die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) entwickeln und installieren gemeinsam ein neues Röntgen-Strahlrohr an der Synchrotronquelle BESSY II, das für die Analyse von Materialien für die regenerative Energiegewinnung eingesetzt werden soll. Das Großprojekt trägt den Namen EMIL (Energy Materials In-situ Laboratory Berlin) und beinhaltet zwei Laborkomplexe mit unterschiedlicher wissenschaftlicher Ausrichtung.
 

Der vom BMBF gefördert Zukunftscluster ETOS arbeitet daran, die Verwendung von elektrischem Strom als chemisches Reagenz in technischen Anwendungsverfahren zu etablieren, um technische Herstellungsverfahren mit teils sehr kritischer Umweltbilanz und hohen Kosten durch umweltfreundlichere und kosteneffizientere Verfahren abzulösen. Die elektro¬synthetischen Verfahren sind so konzipiert, dass temporäre Energieüberangebote, die bei der Energieerzeugung durch Windkraft oder Photovoltaik regelmäßig entstehen, für die Verfahren flexibel ausgeschöpft werden können – dadurch werden potenzielle negative Umwelteffekte, die durch die Nutzung größerer Energiemengen denkbar wären, verhindert. Um diese Transformation Wirklichkeit werden zu lassen, sollen die einschlägigen multidisziplinären Kompetenzen der Schlüsselakteure in der ETOS-Region (entlang der deutschen Rheinachse) zusammengeführt, voll ausgeschöpft und gestärkt werden. Aktuell forschen in diesem Rahmen über 20 Akteure aus Industrie und akademischem Umfeld.

Die Sprecherschaft liegt bei Prof. Siegfried Waldvogel (Sprecher, MPI CEC) und Prof. Ulrike Krewer (Co-Sprecherin, KIT). Weiterführende Informationen gibt es auf der Website des Clusters.

Das Projekt MICat – Elektrifizierung und Innovation durch magnetisch induzierte Katalyse – wird von der Gordon and Betty Moore Foundation finanziert und von Dr. Alexis Bordet koordiniert.

Es zielt darauf ab, das Potenzial der magnetisch induzierten Katalyse (magnetically induced catalysis - MICat) als innovativen Ansatz zur Förderung der Elektrifizierung und Innovation in der chemischen Industrie zu untersuchen. MICat ist definiert durch die Anwendung von Wechselstrom-Magnetfeldern (ACMFs) zur Aktivierung und Steuerung katalytischer Materialien. Besonders interessant ist, dass es die Energiezufuhr direkt am Katalysator auf lokalisierte und quasi-augenblickliche Weise ermöglicht, was spannende neue Möglichkeiten für die Anpassung an eine intermittierende Stromversorgung und neue Reaktivitäten eröffnet. Mit diesem Projekt möchte das Team insbesondere das Potenzial von MICat für ein effektives Energiemanagement, neuartige Reaktionswege und -prozesse, die Entkopplung von lokalen und Gesamtgleichgewichten sowie eine verbesserte Katalysatorleistung und -stabilität bewerten.

Die etablierten Herstellungsverfahren für stickstoffhaltige Heterozyklen erfolgen meist nach 60 Jahre alten Synthesekonzepten und erfordern den Einsatz einer Reihe sehr toxischer und zum Teil auch explosionsgefährlicher Reagenzien. Mithilfe neuartiger Elektrosynthesen können diese Herausforderungen umgangen werden, indem die notwendigen reaktiven Intermediate in situ durch Strom erzeugt werden.

Das Vorhaben NEONHET von MPI CEC und Fraunhofer IGB verfolgt das Ziel, solche neuartigen elektrochemischen Synthesewege zu diesen sehr gängigen und technisch relevanten Stickstoffheterozyklen zu erforschen und zu etablieren, etwa zu Pyrazolen, Triazolen, Tetrazolen, Pyridinen, Pyrimidinen, Oxazinonen und Diazepinen. Dabei kann die Verwendung von freien Hydrazinen, Aziden und metallhaltigen Reagenzien in der Regel vermieden werden, und es entstehen völlig neuartige und nachhaltigere Synthese-Zugänge. 

Die Bündelung der F&E-Kompetenzen von Max-Planck und Fraunhofer erlaubt es komplementär die ganze Kette der Forschung abzubilden – von einer neuartigen Heterozyklensynthese hin zu einem technisch relevanten und robusten Prozess mit einer validen Aufreinigungsstrategie. Dabei werden Synthesewege nach dem Prinzip safe-by-design priorisiert.

Der SFB 1633 zielt darauf ab, neue Strategien für die Redoxkatalyse als Schlüsselmethode für eine nachhaltige chemische Synthese und Energieumwandlung auf der Grundlage erneuerbarer und chemisch inerter Ausgangsstoffe (CO₂, O₂, H₂O, N₂, Biomasse) zu fördern. Zu diesem Zweck konzentrieren sich die Projekte auf ein physikalisch-chemisches Phänomen, das die Energetik und Selektivität von Redoxumwandlungen dieser Substrate kontrolliert: Die thermodynamische und/oder kinetische Kopplung von Protonen- und Elektronentransfer, der protonengekoppelte Elektronentransfer (PCET).

Ausführliche Informationen gibt es auf der Seite der Uni Göttingen.

Power2X: Industrielle Skalierung nachhaltiger E-Kraftstoffe und Polymere
Das Kopernikus-Projekt P2X entwickelt Power-to-X-Technologien zur Umwandlung erneuerbaren Stroms in speicherbare Energieträger und chemische Grundstoffe. In der aktuellen Phase liegt der Fokus auf synthetischem eKerosin für die Luftfahrt – ein Schlüsselsektor für Klimaneutralität, der sich nicht elektrifizieren lässt, aber auch der Herstellung CO₂-basierter Polymere aus erneuerbarem Strom.

In den Kopernikus-Projekten zur Energiewende werden durch gemeinschaftliche Anstrengungen von Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft, Lösungen zur Umstrukturierung des Energiesystems entwickelt. Die Kopernikus-Projekte bieten die Möglichkeit, gemeinsam Ansätze zu entwickeln, die zu Energieeffizienz und innovativen Ideen führen.  

Prof. Robert Schlögl gehörte zum Initiatorkreis und war der erste Vorsitzende der Forschungsinitiative für die Energiewende. Prof. Walter Leitner ist seit 2025 Vorsitzender des Strategierats des BMBF-Kopernikus-Projekts „P2X: Erforschung, Validierung und Umsetzung von Power-to-X-Konzepten”. Weiterführende Informationen liefert die P2X-Website.

WSS Resources: Nachhaltige Chlorchemie durch ionische Flüssigkeiten
Das von der Werner Siemens-Stiftung mit 18 Mio. Euro geförderte Forschungszentrum an der Freien Universität Berlin entwickelt eine revolutionäre ionische Flüssigkeit ("Chlorspeicher"), die Chlor sicher speichert und als Grundchemikalie für eine defossilisierte Industrie nutzbar macht. Das MPI CEC ist als Kernpartner beteiligt und erforscht unter Leitung von Prof. Siegfried R. Waldvogel elektrochemische Verfahren zum Recycling chlorhaltiger Altlasten wie PVC oder Pestiziden.

Durch Rückgewinnung des Chlors und der Kohlenstoffgerüste werden Abfallstoffe zu Rohstoffen. Diese Technologie reduziert Energieverbrauch und Risiken der Chlorproduktion (2,3% des deutschen Strombedarfs) und erschließt neue Anwendungen von Biomassenutzung bis Hightech-Metallrecycling für eine kreislauforientierte Chemie.

Biobasierte Plattformchemikalien für nachhaltige C4-Wertschöpfungsketten
Das MPI CEC-Spin-off C4Value entwickelt ein innovatives katalytisches Verfahren zur kosteneffizienten Herstellung von Acetoin aus Bioethanol – einer Schlüsselchemikalie für die Lebensmittel- und Parfümindustrie. Als biobasierte Plattform ermöglicht Acetoin die nachhaltige Synthese hochwertiger C4-Chemikalien wie Butadien oder 2,3-Butandiol, die klassisch aus Erdöl gewonnen werden.

Ausgehend von der Forschung am MPI CEC setzt C4Value strategisch auf Nischenmärkte, um die Technologie zu skalieren. Der Fokus liegt zunächst auf Reinstoff-Acetoin als wirtschaftlichem Einstieg, bevor Derivate für Polymer- und Kautschukindustrie folgen. Das 2025 mit dem chemstars! Innovation Award ausgezeichnete Start-up baut so eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und Marktreife fossilerfreier Chemie.

ESy-Labs: Skalierung elektrochemischer Verfahren für nachhaltige Chemie
Das 2018 von Dr. Tobias Gärtner und MPI CEC-Direktor Prof. Siegfried R. Waldvogel gegründete Start-up entwickelt maßgeschneiderte Elektrosynthese- und Recyclinglösungen für die chemische Industrie. Kernkompetenz ist die Überführung laborelektrochemischer Prozesse in industrietaugliche Verfahren – von Screening-Plattformen (ESy-Screening®) bis zu Tonnen-skalierten Demonstratoren für organische Synthesen oder Reststoffverwertung.

Als Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung nutzt ESy-Labs KI-gestützte Prozessoptimierung und innovative Elektrolyse-Materialien. Das wachsende Team (14 Mitarbeitende, Standorte Regensburg/Gernsheim) realisiert mit Investorenunterstützung (HTGF) kreislauforientierte Technologien an der Schnittstelle von erneuerbarer Energie und chemischer Konversion.

Website

Innovative Electrode Solutions for Green Energy Transition
The mission of MPI CEC spin-off HYNOVY, led by Dr. Jacob Johny and Dr. Garlef Wartner, with Dr. Justus Masa as the chief scientific advisor, is to develop low-cost, platinum metal group-free electrodes and catalysts for alkaline water electrolysers (AEL), anion exchange membrane (AEM) electrolysers and hybrid water electrolyser systems. The electrodes and catalysts are prepared from earth abundant elements and substantially lower the operational cell voltage of alkaline water electrolysis compared to the current state-of-the art electrodes, which is crucial for price competitiveness of green hydrogen. 

HYNOVY has secured two rounds of pre-seed funding from the Max-Planck-Innovation GmbH, through the Max!mize Programme, to support scale-up of the technology, market analysis and business development. HYNOVY also won the best pitch award in the Co-founder Wanted #7 event at Frankfurt School Entrepreneurship Centre (2025). 

“Our electrode and catalyst innovations are based on a patent-pending technology platform to deliver superior catalytic activity, durability, and cost efficiency. As we transition from laboratory innovation to industrial deployment, HYNOVY is actively pursuing additional public and private investment to accelerate progress toward pilot-scale manufacturing and full commercialization,” Dr. Masa explains.