Selvom vindmøller og solceller dækker en stadig større del af energiforbruget, er den grønne omstilling en enorm teknologisk udfordring. Nu skal et nyt center udvikle teknologier, som skal gøre det muligt at fremstille både brændstof og kemikalier uden brug af fossile ressourcer.
Med sin største bevilling nogensinde – 150 mio. kr. – støtter Villum Fonden et nyt forskningscenter på DTU. Centret skal udvikle teknologier til bæredygtig omdannelse af vedvarende energi til brændstof og kemikalier og bliver forankret på DTU Fysik under ledelse af professor Ib Chorkendorff. Forskere fra tre universiteter og fem DTU-institutter og -centre deltager i det nye Villum Center for Science of Sustainable Fuels and Chemicals.
”Bevillingen giver os en unik mulighed for at bidrage til en grøn omstilling af det globale samfund. Vi får også en sjælden chance for at afprøve idéer undervejs, som er i højrisiko for ikke at lykkes, men til gengæld har potentialet til at blive det teknologiske gennembrud, som verden har brug for,” fortæller professor Ib Chorkendorff.
Udfordringen er katalysatorer
En effektiv udnyttelse af vedvarende energikilder bliver i dag begrænset af manglende teknologi. Hvis ikke man kan bruge energien straks – som oftest i form af elektricitet – går den til spilde.
Hvis man derimod effektivt og billigt kunne omdanne energien til brændstoffer og kemikalier, kunne man udfase brugen af fossile brændstoffer både som energikilde og råstof i kemikalieproduktionen.
Centralt for at omdanne energier er katalysatorer, der øger hastigheden og selektiviteten af de kemiske reaktioner, som er involveret i eksempelvis produktionen af brint ved hjælp af solenergi – katalysatorer, som i dag enten mangler eller er for dyre. Derfor er katalysatorer i mange tilfælde den begrænsende faktor i samfundets omstilling til bæredygtighed.
Behov for et videnskabeligt gennembrud
Målet for det nye center er at identificere og udvikle nye og billigere katalysatorer, der gør det muligt effektivt at fremstille bæredygtige brændstoffer og kemikalier i stor skala.
”For at mindske tabene ved energiomdannelse har vi brug for en større teoretisk og eksperimentel viden om de strukturer og reaktionsbetingelser, som skaber en god katalysator,” forklarer Ib Chorkendorff.
”I det nye center samler vi en gruppe af fremragende forskere fra Danmark og fra et af USA’s bedste universiteter, Stanford. Ved at kombinere vores ekspertise inden for teori og eksperimenter er målet at skabe de nødvendige gennembrud inden for katalyseforskningen.”
Da professor Ib Chorkendorff blev ansat på DTU Fysik i 1987, mødte han en anden nyansat forsker på instituttet, Jens Kehlet Nørskov. Ib Chorkendorff var specialiseret i den eksperimenterende del af fysikken og stod ofte i laboratoriet med sine forsøg. Jens Kehlet Nørskov var teoretikeren, som lagde sine primære kræfter i beregninger. Sammen opdagede de den enorme fordel, der er, ved at sætte sig sammen og anskue en problemstilling teoretisk såvel som praktisk.
Og nu – næsten tre årtier efter deres første møde – har de fortsat dette samarbejde, nu blot på hvert sit kontinent: Ib Chorkendorff som leder af katalyseforskningen på DTU Fysik i Lyngby og nu leder af Villum Center for Science of Sustainable Fuels and Chemicals. Jens Kehlet Nørskov som professor ved Stanford University.
Trods afstanden har de fortsat samarbejdet, og omkring en tredjedel af forskningen i det nye center skal udføres af Jens Kehlet Nørskovs forskergruppe i USA.
Samarbejdet som arbejdsform har de begge fortsat som ledere af deres respektive grupper. Og netop samarbejdet er afsættet til helt nye idéer, fortæller Ib Chorkendorff:
”Min forskergruppe samles ofte til rimelig store gruppemøder mellem teoretikerne og de eksperimenterende fysikere. Her løser vi problemstillinger i vores forskning, og ofte fører det til nye idéer. Nogle gange er det ikke til at sige, hvem der egentlig fik idéen, fordi den opstår ud af en diskussion. Det er sammen, at vi får idéerne."
Professor Ib Chorkendorff, Professor, DTU Fysik, ibchork@fysik.dtu.dk