Sonntag, 17.12.2017
StartseiteForschung aktuellTitandioxid: Der Traum von der Stadt, die sich selbst säubert07.12.2011

Titandioxid: Der Traum von der Stadt, die sich selbst säubert

Mraseks Molekül-Mosaik

Das Molekül dieser Woche heißt Titandioxid. Ein in der Erdkruste als Mineral vorkommender kristalliner Feststoff, der industriell aufbereitet wird. Wir kennen ihn schon lange als Weißpigment, zum Beispiel in Wandfarben und Zahnpasta. Mittlerweile reiben wir uns damit sogar ein: Da das Molekül UV-Strahlung schluckt, steckt es in vielen Sonnenschutzcremes. Jetzt steht ihm eine neue, ungewöhnliche Karriere bevor: Titandioxid-Beschichtungen könnten bald die Luft von Schadstoffen reinigen.

Von Volker Mrasek

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Mraseks Molekül Mosaik

Löffler: "Das ist ein Bohrkern, und zwar aus einer Wand, die als Lärmschutzwand an der Autobahn platziert wird."

Ein Akustiklabor in der Bundesanstalt für Straßenwesen in Bergisch Gladbach. Techniker Udo Löffler schiebt einen armdicken Klotz in einen Behälter, den man kundtsches Rohr nennt. Die Frage, die es zu klären gilt.

Löffler: "Ist es akustisch bedenklich, wenn ich diese Probe oder diese Lärmschutzwand beschichte?"

Das graue Stück Stein ist offenporig und wurde mit einer Titandioxid Suspension besprüht.

Löffler: "Es wird also jetzt beschallt für 20 Sekunden. Achtung!"

Tests wie dieser waren nötig, bevor ein Freilandversuch in Niedersachsen starten konnte, an der auch die Geophysikerin Anja Baum beteiligt ist:

"Das ist eine Pilotstudie, wo wir das Titandioxid an einer Autobahn anwenden. Und dort haben wir eine Titandioxid-Suspension auf eine Lärmschutzwand aufgetragen. Das fängt gerade an."

An der A1 bei Osnabrück wird das Titandioxid nun Verkehrsabgase reinigen. Es soll Stickoxide aus dem Auspuff in Nitrat umwandeln, das der Regen dann auswaschen kann. Das Ganze ist ein photokatalytischer Prozess:

"Photokatalyse heißt, dass man mit Hilfe von Licht bestimmte Reaktionen durchführen kann. Und dafür ist quasi dieser altbekannte Stoff jetzt einsetzbar."

Stephan Blöß, Chemiker bei der Firma Kronos in Leverkusen. Sie stellt Titandioxid her.

Das Molekül ist ein elektrischer Halbleiter. Fällt ultraviolette Strahlung darauf, werden Elektronen in dem Festkörperkristall angeregt. Diese gelangen zum Teil an die Oberfläche, sodass Titandioxid sie zum Beispiel an Umweltschadstoffe weitergeben kann. Stickoxide werden so oxidiert - und die Luft chemisch gereinigt.

Inzwischen hat man den Photokatalysator Titandioxid so modifizieren können, dass er auch mit sichtbarem Licht funktioniert. Davon strahlt die Sonne viel mehr ab als UV, und es steht auch in Innenräumen zur Verfügung. Blöß:

"Das sind Modifikationen, dass also zum Beispiel sogenannte Dotierungselemente dazugegeben werden. Das kann Eisen sein. Damit die Eigenadsorption des Festkörpers ins sichtbare Licht hin verschoben wird. Zum anderen können das aber auch sogenannte Antennenmoleküle sein. Die können dann das sichtbare Licht einfangen und die angeregten Elektronen aufs Titandioxid übertragen."

Noch einen Schritt weiter gingen Stephan Blöß und andere Forscher jetzt in einem Projekt namens "Helioclean". Sie koppelten Titandioxid mit organischen Farbstoffmolekülen und konnten zeigen, dass es seine Reinigungskraft auch mit energiearmem Rotlicht entfalten kann. Aber:

"Das sind reine Laborentwicklungen im Moment. Jetzt muss das Ganze noch in größeren Mengen hergestellt werden."

Anwendungen von Titandioxid, das auf sichtbares Licht reagiert, gibt es aber schon, zum Beispiel Innenraumfarbe.

Die Zukunftsvision der Wissenschaftler ist aber eine ganz andere: Sie träumen von Titandioxid auf Straßen, Gehwegen und Hauswänden. Und von Städten, die sich eines Tages selbst reinigen.

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