Der Wert der kleinen Dinge

Am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung im Potsdam Science Park forscht Dr. Aleksandr Savateev auf dem Gebiet der Innovativen Heterogenen Photokatalyse. Das Gebiet ist von der natürlichen Photosynthese der Pflanzen inspiriert – und kann uns helfen, viele knappe natürliche Ressourcen zu schonen.

Dr. Aleksandr Savateev schätzt die kleinen Dinge. Mikroskopische Dinge, um genau zu sein. Große, aufsehenerregende Reaktionen mit Flammen, Rauch oder dem gelegentlichen Knall, die viele Menschen normalerweise mit der Chemie in Verbindung bringen, sind nicht sein Ding. Ihn beeindrucken eher solche Kräfte, die still und unauffällig ihren Einfluss ausüben – wie ein Blatt an einem Baum, das das Sonnenlicht in chemische Energie umwandelt und in Kohlenhydratmolekülen wie Zucker und Stärke speichert. Natürlich ist er in dieser Hinsicht vielleicht ein wenig voreingenommen. Dr. Savateev arbeitet als Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung im Potsdam Science Park.

Ein seit Millionen von Jahren perfektionierter Prozess

Wenn er die Besonderheiten seines Fachgebiets erläutert, spricht er mit Bewunderung von der Photosynthese der Pflanzen. Er betrachtet sie als eine Art natürliches Vorbild seiner Arbeit. „Pflanzenzellen sind im Grunde kleine, solarbetriebene Fabriken“, sagt Dr. Savateev: „Pflanzen sind das, was wir Photoautotrophe nennen. Sie können ihre Nahrung aus Kohlendioxid und Wasser selbst synthetisieren und benötigen dazu keine andere Energiequelle als natürliches Licht. Das einzige Nebenprodukt, das dabei entsteht, ist Sauerstoff.“ Seiner Meinung nach wird diese Fähigkeit von keiner menschengemachten Technologie übertroffen: „Die Natur hat diesen Prozess über Millionen von Jahren perfektioniert. Da gibt es für uns nichts zu verbessern. Aber wir können von der Natur lernen, versuchen, sie zu kopieren oder sie für andere Anwendungsbereiche anzupassen.“

Mit der Innovativen Heterogenen Photokatalyse versucht Dr. Savateev, genau das zu tun. Mit Hilfe chemischer Katalysatoren beschleunigen Chemiker seines Fachgebiets sogenannte Photoreaktionen. Das sind Reaktionen, die die Energie einer (in der Regel künstlichen) Lichtquelle nutzen, um gewünschte Produkte zu erzeugen. Das können zum Beispiel Materialien für die industrielle Anwendung sein. Aleksandr Savateev ist auf die Erforschung der Verwendung von Kohlenstoffnitrid-Nanomaterialien als Katalysatoren für solche Reaktionen spezialisiert. Für ihn besitzen sie außerordentliches Potenzial, die organische Synthese neu zu definieren und sie einfacher, universeller und anwendbarer zu machen. Sein bisheriger Erfolg gibt ihm Recht: In Sachen Veröffentlichungen und Zitationen, zwei wichtigen Indikatoren für die Bedeutung akademischer Forschung, stehen Dr. Savateev und sein Team auf dem Gebiet der Kohlenstoffnitrid-Photokatalyse im europäischen Ranking heute an erster Stelle.

Wie innovative Chemie knappe Ressourcen spart

„Diese positive Aufmerksamkeit ist natürlich schmeichelhaft“, erklärt er. Am meisten treibe ihn aber an, mit seiner Forschung auch außerhalb der akademischen Welt Nutzen zu stiften.

„In der chemischen Industrie ist die Photokatalyse inzwischen weitgehend etabliert, insbesondere in der Kosmetik“, so Savateev. Als Beispiel nennt er die Herstellung von Rosenoxid: „Wie der Name verrät, spielen Blumen hier eine Rolle.“ Rosenoxid ist ein chemischer Duftstoff, der in Rosen auftritt. Es wird häufig in der industriellen Produktion von Kosmetikartikeln wie Parfüms verwendet. Für Aleksandr Savateev ist es ein perfektes Beispiel dafür, wie die Photokatalyse der chemischen Industrie helfen kann, nachhaltig zu werden. „Man könnte diese Chemikalie aus echten Rosen gewinnen. Auf den ersten Blick scheint das die nachhaltige Lösung zu sein. Doch sie ist es nicht“, gibt er zu bedenken: „Natürlich wirkt es sich positiv auf unser Klima aus, ein Rosenbeet anzulegen. Die Pflanzen binden Kohlendioxid aus der Atmosphäre und produzieren Sauerstoff, den wir atmen können.“ Doch wenn es um die Schonung natürlicher Ressourcen gehe, werde es problematisch, erklärt er und rechnet vor: „Um ein Kilogramm Rosenoxidmoleküle herzustellen, wären dreitausend Kilogramm Rosen nötig. Das sind viele Hektar Land nur für die Herstellung von Parfüm – Land, das ansonsten für den Anbau wichtigerer Pflanzen genutzt werden könnte, etwa für die Nahrungsmittelindustrie und die Bekämpfung des weltweiten Hungers“, so Dr. Savateev. „Mit Hilfe der Photokatalyse können wir Rosenoxid viel billiger und mit viel geringerem Ressourceneinsatz herstellen.“

„Mit dem verstärkten Einsatz von Kohlenstoffnitrid in der Photokatalyse, auf den sich unsere Forschung konzentriert, könnten wir auch unsere Abhängigkeit von so genannten Übergangsmetallen wie Ruthenium oder Iridium, zwei der seltensten Elemente der Erde, verringern“, sagt er.

Geballte wissenschaftliche Kompetenz

Für Dr. Savateev trägt vor allem die im Potsdam Science gebündelte wissenschaftliche Expertise zu seiner Arbeit bei: „Das Niveau der meisten Forscher hier ist sehr hoch und im Allgemeinen weit über dem Durchschnitt.“ Das ermutige auch zur Zusammenarbeit: „Wenn man vor einer besonders schwierigen Herausforderung steht, kann man sich darauf verlassen, dass man durch den Kontakt zu Kollegen:innen aus benachbarten Fachgebieten weiter kommt. Wir profitieren von dieser Synergie – das Fachwissen der Kollegen:innen ermöglicht uns, etwas grundlegend Neues zu entwickeln, das sich auf unsere ganze Gesellschaft auswirken wird.“ Für Aleksandr Savateev sind diese Momente die Höhepunkte seiner Arbeit. „Jedes gute Projekt beginnt mit einer kreativen Idee“, sagt er. Mit anderen Worten: Jedes gute Projekt beginnt – klein.

Dieser Blog und die Projekte der Standortmanagement Golm GmbH im Potsdam Science Park werden aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Brandenburg finanziert.

Bildnachweis: Dr. Alexandr Savateev © Julia Hinz