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Katalyse für Basischemikalien und Treibstoffherstellung

Zur Neige gehende Ölvorräte und Bestrebungen den Umweltschutz zu verbessern verlangen die Entwicklung einer neuen chemischen Industrie, die Treibstoffe und Basischemikalien für die Bedürfnisse unserer Gesellschaft bereitstellen kann, mittels Umsetzung alternativer Kohlenstoffquellen wie Erd- (oder Schiefer-)gas, Lignocellulose oder Kohlenstoffdioxid. Diese Veränderung der Rohstoffquellen benötigt die Entwicklung neuer katalytischer Prozesse.
Während die Raffination von Erdöl traditionell die Umsetzung von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen in niedermolekulare Verbindungen beinhaltet, sollten in Zukunft chemische Prozesse Zielprodukte von kleinen Plattformmolekülen, beispielsweise Kohlenstoffmonoxid (in Synthesegas), Kohlenstoffdioxid, Methanol, Ethylen, usw. aufbauen. Diese wiederum können aus den genannten alternativen Kohlenstoffquellen erhalten werden. Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Konzeption und Synthese fester, katalytisch aktiver Materialien, um ein (selektives) Kettenwachstum dieser C1 und C2 Plattformverbindungen in Basischemikalien und Treibstoffen zu ermöglichen.

Gonzalo Prieto

Dr. Gonzalo Prieto

2015
Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
2013-2015
Alexander von Humboldt Wissenschaftler, Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (Mülheim, Deutschland)
2013
Gastwissenschaftler, Louisiana State University (USA)
2010-2013
Postdoktorand, Utrecht University (Die Niederlande)
2005-2009
Promotion, Institute of Chemical Technology (ITQ), Valencia (Spanien)
1999-2005
MSc in Chemical Engineering, University of Oviedo (Spanien)
1981
Geboren in Eiros-Tineo, Asturias (Spainen)
2014
Auszeichnung für herausragende Gutachtertätigkeit des Journal of Catalysis (Elsevier B.V.)
2014
Marie-Curie Stipendium, FP7 program der Europäische Forschungskommission
2013
Alexander von Humboldt Stipendium, der A. von Humboldt-Stiftung (Deutschland)
2013
Junge Wissenschaftler Teilnehmer am Nobelpreistäger-Treffen in Lindau (Deutschland)
2012
Innovation Proposal Award des Center for Atomic Level Catalyst Design (an Energy Research Frontier Center des Energieminister der USA)
2011
Doktorarbeit unter den 3 Finalisten des EFCATS Europäische Doktorarbeitspreis (2009-2010), der Europäische Gesellschaft für Katalyse
2011
Nationale Thesis-Preis der Spanish Catalysis Society (SECAT) für die beste Doktorarbeit auf dem Gebiet der Katalyse
2011
Außerordentlicher Doktoranden-Preis der Polytechnic University of Valencia, Spain
2005
University Staff Education (FPU) Doktorarbeit Stipendium des Ministry of Education of Spain
2005
Nationale Preis für die beste MSc thesis in Chemical Engineering in Spain, des spanische Ministerium für Bildung und Wissenschaft
2004
DuPont Preis für den besten MSc Abschluss in Chemical Engineering, DuPont GmbH
 

Nicolas Duyckaerts, Ferdi Schüth, Gonzalo Prieto. Process for converting synthesis gas to liquid hydrocarbons, device for carrying out the process and catalyst for use therefor. Patent application Nr. DE102017104605.4 (2017)

Gonzalo Prieto, J. Manuel Serra, Agustin Martinez, J. Luis Sanz, Jose Caraballo, Ricardo Arjona: Method for obtaining a multimetallic sulfureous catalyst and use thereof in a method for producing higher alcohols by catalytic conversion of synthesis gas. ES 2355465 B1, concession date 23.02.2012); PCT/ES2010/070553; US patent application No 13/395096, application date 03.08.2012.

Gonzalo Prieto, J. Manuel Serra, Agustin Martinez, J. Luis Sanz, Jose Caraballo, Ricardo Arjona: Method for producing a multimetallic sulfureous solid and use thereof as a catalyst in a method for producing higher alcohols from synthesis gas. ES 2355464 B1, concession date 24.01.2012; PCT/ES2010/070554; US patent application No 13/395108, application date 03.08.2012.
 

Selektive Umsetzung von Synthesegas
Schematische Darstellung der katalytischen Umwandlung von Synthesegas (CO+H2) in langkettige Kohlenwasserstoffe und Wasser mittels Metallnanopartikeln, die in einem porösen Träger eingeschlossen sind.

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Selektive Umsetzung von Synthesegas

Synthesegas, eine Mischung die hauptsächlich aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff besteht, kann ausgehend von Erdgas oder Biomasse hergestellt werden und mittels Fischer-Tropsch Synthese katalytisch in Kohlenwasserstoffe umgesetzt werden. Beinahe ein Jahrhundert nach der Entdeckung an unserem Institut erfährt diese Reaktion momentan erneut technologisch und wissenschaftlich Aufmerksamkeit. Insbesondere besteht Interesse daran den Anwendungsbereich zu erweitern, um unkonventionelle und schwer erreichbare Kohlenstoffquellen, wie beispielsweise Biomasse oder Off-Shore Gasvorkommen zu erschließen. Eine derartige Erweiterung erfordert eine umfassende Neukonzeption des Prozesses, was wiederum neue Reaktor- und Katalysatorkonzepte benötigt. Eine weitere Herausforderung ist die Entwicklung fester Katalysatoren mit denen effizient und selektiv hochwertige Produkte, insbesondere langkettige sauerstoffhaltige Verbindungen, anstatt von Kohlenwasserstoffen hergestellt werden können. Unsere Aufgabenstellung ist ein fundamentales Verständnis des Zusammenspiels zwischen der Struktur (auf verschiedenen Längenskalen) und der Leistung fester Katalysatoren zu erreichen, um Katalysatoren zu entwickeln, mit denen die Selektivität für ein gegebenes Zielprodukt erhöht werden kann. Ein Schwerpunkt ist dabei, den Einfluss von Katalysatorporosität und Stofftransportphänomenen auf die Gesamtleistung zu verstehen.

Design multifunktioneller Katalysatoren mit hierarchischen Porensystemen
Rasterelektronen Mikrographie der äußeren Oberfläche (a) und der inneren Struktur (b) eines festen Katalysatorpartikels, die miteinander verbundene Porenstrukturen sowohl auf Nanometer- als auch Mikrometerebene zeigt.

" href="/media/2/I15104114/002642.jpg"> Design multifunktioneller Katalysatoren mit hierarchischen Porensystemen

Design multifunktioneller Katalysatoren mit hierarchischen Porensystemen

Unsere Gruppe entwickelt feste Katalysatoren mit mehreren katalytischen Funktionalitäten, um mehrere Folgereaktionen im selben Reaktor zu bewirken. Die Entwicklung multifunktioneller Katalysatoren trägt zu einer Prozessintensivierung bei, indem die Abtrennung von Zwischenprodukten und Aufreinigungschritten vermieden werden. Weiterhin ermöglicht es einzigartige katalytische Leistungen durch das Umgehen von thermodynamischen und/oder kinetischen Limitierungen, was separierten katalytischen Schritten anhaften kann. Neben der Art, der intrinsischen Aktivität und deren Verhältnis besteht zusätzlich die Herausforderung die Stofftransportgeschwindigkeit zwischen den koexistierenden katalytischen Funktionalitäten abzustimmen. Unser Interesse besteht darin die katalytischen Auswirkungen der räumlichen Anordnung verschiedener katalytischer Funktionalitäten zueinander, innerhalb eines Katalysatorkorns, zu verstehen, sowie die Eigenschaften des porösen Netzwerks, das die beiden Funktionalitäten verbindet. Insbesondere gilt das für Materialien, in denen sich die Porosität über verschiedene Längenskalen erstreckt, wie in der Abbildung dargestellt. Es wird erwartet, dass derartiges Wissen nützlich ist, um eine neue Grundlage zur Optimierung von globaler Reaktionsrate und Selektivität zu erreichen.

 

 

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