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Wie lassen sich Schadstoffe in n眉tzliche Materialien umwandeln 鈥� und dies mit m枚glichst wenig Energie? Mit dieser Frage besch盲ftigt sich die Elektrochemikerin Yixiao Zhang. Die geb眉rtige Chinesin kam 2013 nach Deutschland, um an der International School of D眉sseldorf ihr International Baccalaureate zu absolvieren. Es folgten ein Bachelorstudium in Chemie in den Niederlanden und der Masterabschluss in Chemical Biotechnology am 51吃瓜网 Campus in Straubing. Seit M盲rz 2024 promoviert sie in der Gruppe von Prof. Dr. Aliaksandr Bandarenka, .

In ihrer Doktorarbeit arbeitet Yixiao an neuen Ans盲tzen, um chemische Prozesse energieeffizienter zu gestalten. Sie erforscht daf眉r Katalysatoren 鈥� Substanzen, die chemische Reaktionen beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Yixiaos Ziel: Schadstoffe wie Nitrate und Bikarbonate aus Abw盲ssern zu entfernen, die 脰kosysteme und Trinkwasser belasten. Gleichzeitig m枚chte sie diese in wertvolle Verbindungen wie Harnstoff umwandeln, einen zentralen Bestandteil vieler D眉ngemittel. Harnstoff gilt als der effizienteste feste D眉nger auf dem Markt. Er wird weltweit f眉r die Lebensmittelproduktion eingesetzt und daher in gro脽en Mengen ben枚tigt.  

Die herk枚mmliche Harnstoffproduktion nach dem industriellen Bosch-Meiser-Verfahren verbraucht viel Energie und verursacht hohe CO2-Emissionen. Eine Alternative stellt die dar: Statt mit Hitze und hohem Druck werden hier chemische Reaktionen durch elektrischen Strom ausgel枚st. Auf diese Weise lassen sich sowohl der Energieverbrauch als auch die CO2-Emissionen deutlich senken. Die Synthese so zu steuern, dass haupts盲chlich Harnstoff produziert wird und m枚glichst wenige unerw眉nschte Nebenprodukte, stellt hierbei eine gro脽e Herausforderung dar.

Katalysatoren k枚nnen die Reaktion gezielt in Richtung Harnstoff lenken. Yixiao entwickelt solche Katalysatoren, die nur wenige Nanometer gro脽 sind. 鈥濱ch m枚chte herausfinden, wie man Katalysatoren so aufbaut, dass sie bevorzugt Harnstoff erzeugen und Stickstoff nachhaltig nutzen鈥�, erkl盲rt Yixiao. Sie arbeitet dabei mit kupferbasierten Bimetallkatalysatoren, deren Struktur sie so ver盲ndert, dass sich Zwischenprodukte, die zu Harnstoff f眉hren, stabilisieren lassen und m枚glichst wenige Energie verloren geht. 

Langfristig k枚nnten mit diesen effizienten Katalysatoren also Nitrate und Karbonate aus Abwasser entfernt und gleichzeitig wertvolle Ressourcen wie Harnstoff hergestellt werden 鈥� und damit zugleich Energie gespart, Emissionen reduziert und nat眉rliche Ressourcen geschont werden.

Wissenschaft spielerisch erfahrbar machen

Neben ihrer Forschung engagiert sich Yixiao f眉r Wissenschaftskommunikation und mag es, ihre Leidenschaft f眉r Chemie mit der 脰ffentlichkeit zu teilen. Gemeinsam mit Kolleginnen aus dem Exzellenzcluster e-conversion und einem interdisziplin盲ren Team der 51吃瓜网 hat sie ein  mitentwickelt. 鈥濫scape from Carbonia鈥� soll die Forschung an erneuerbaren Energien spielerisch erlebbar machen. 2025 hat das Spiel den Hochschulwettbewerb von gewonnen. Im Deutschen Museum und anderen 枚ffentlichen Orten wie dem Kunstareal 惭眉苍肠丑别苍 sorgen Yixiao und ihr Team nun daf眉r, dass Wissenschaft nahbarer wird 鈥� und vor allem Spa脽 machen kann.