Förbättrade katalysatorer för det hållbara samhället

Katalysprocesser möjliggör stora delar av den värld vi lever i, dock används fortfarande tekniker som utvecklades för hundra år sedan. För att nå det hållbara samhället behöver katalysatorerna utvecklas vidare och förnyas.

Det konstaterar Johan Zetterberg, universitetslektor vid Lunds universitet, som nyligen fått bidrag från Stiftelsen för strategisk forskning för att utveckla en ny testutrustning som mer i detalj ska kunna förstå vad som händer i katalysatorn under processens gång.
– Idag vet vi vilka gaser vi skickar in i katalysatorn och vilka gaser vi får ut, men vad som händer under själva processen vet vi inte så mycket om.
Under katalysen interagerar katalysatorns ytor med gasmolekyler som delas upp och skapar nya molekylsammansättningar. Exempelvis i en bil reagerar den giftiga kolmonoxiden med syre och bildar koldioxid som inte är giftigt. En annan vanlig katalytisk process är den som sker vid ammoniakframställning.
– Ammoniak är nödvändig för tillverkning av konstgödsel, något som hela världen efterfrågar. Men det är en energislukande process som också genererar stora utsläpp av koldioxid. Cirka 1–2 procent av världens energikonsumtion och utsläpp av CO₂ kommer därifrån och den katalytiska processen är en avgörande komponent.

Vill bygga broar
En av de viktigaste frågor enligt Johan Zetterberg är hur gaser beter sig i en katalysator under realistiska förhållanden.
– Inom ytfysiken tittar man traditionellt på katalytiska reaktioner vid extremt låga tryck. Genom en sammankoppling av flera olika mättekniker kan vår nya utrustning analysera själva förloppet inne i katalysatorn vid högre tryck, bland annat se vilka nya gaser som bildas som delsteg under reaktionen vilket är avgörande kunskaper för att utveckla tekniken. När vi vet vad som sker kanske vi kan skapa samma reaktion vid en lägre temperatur, eller kunna byta ut katalysatorytorna till andra material.
En viktig del av forskningsprojektet kommer att vara att bygga broar mellan den grundläggande forskningen och industriellt tillämpad forskning.
– Inom våra områden har diskussionen och förståelsen mellan grundläggande och mer tillämpad forskning varit begränsad. Men den mobila analysutrustning som vi utvecklar har kopplingar till både den grundläggande forskningen och industritillämpningar inom exempelvis kemiindustrin och kan därför med fördel användas tvärvetenskapligt, avslutar Johan Zetterberg.