--- title: "TU Wien Forscherteam ermöglicht Ammoniak-Synthese mit eisenhaltigen MOF-Katalysatoren in Wien; deutlich geringerer Energieaufwand als Haber-Bosch" sdDatePublished: "2026-06-16T04:11:00Z" source: "https://www.chemie.de/news/1188927/ein-neuer-pfad-zu-gruenem-ammoniak.html" topics: - name: "science and technology" identifier: "medtop:13000000" locations: - "Vienna" - "Berlin" - "Darmstadt" - "Israel" - "Heidelberg" - "Leuna" - "United States" - "North Rhine-Westphalia" - "Düsseldorf" --- TU Wien Forscherteam ermöglicht Ammoniak-Synthese mit eisenhaltigen MOF-Katalysatoren in Wien; deutlich geringerer Energieaufwand als Haber-Bosch Ein neuer Pfad zu grünem Ammoniak - Eisenhaltige MOF-Katalysatoren ermöglichen Ammoniak-Synthese ohne die Extrembedingungen des Haber-Bosch-Verfahrens Ein neuer Pfad zu grünem Ammoniak Eisenhaltige MOF-Katalysatoren ermöglichen Ammoniak-Synthese ohne die Extrembedingungen des Haber-Bosch-Verfahrens Cornelia von Baeckmann, Jana Bischoff und Dominik Eder Sonne, Wasser, Luft und metallorganische Katalysatoren – mehr braucht man nicht: Die TU Wien zeigt, wie man Ammoniak mit viel geringerem Energieaufwand produzieren könnte als bisher. Ohne diese chemische Technologie würden wir wahrscheinlich gar nicht leben: Das Haber-Bosch-Verfahren erzeugt Ammoniak aus dem Stickstoff der Luft – und dieser Ammoniak ist die Basis für Düngemittelproduktion und somit die globale Landwirtschaft. Acht Milliarden Menschen zu ernähren, wäre ohne das Haber-Bosch-Verfahren heute nicht denkbar. Doch das Verfahren hat einen entscheidenden Nachteil: Es braucht sehr viel Energie. Ungefähr 1,2 Prozent der globalen Treibhausgas-Emissionen werden durch Ammoniak-Produktion verursacht, daher sucht man nach einer nachhaltigeren Lösung. Schwarze Magie für eine grünere Chemie Markus Antonietti erhält den Arkema-Preis der Académie des Sciences Mit „Metallorganischen Frameworks“ (MOFs) als Katalysatoren gibt es eine nachhaltige Alternative für die Ammoniak-Synthese. An der TU Wien wurde nun gezeigt, wie man diese MOF-Strukturen gezielt anpassen kann, um Ammoniak-Bildung zu ermöglichen. Das Forschungsprojekt wurde in Zusammenarbeit mit internationalen Teams durchgeführt: Wichtige Messdaten kamen von Virginia Tech (USA), Computersimulationen kamen von Technion (Israel Institute of Technology). Eine der stärksten Bindungen überhaupt „Wir müssen eine der stärksten Verbindungen aufbrechen, die es in der Chemie überhaupt gibt“, sagt Jana Bischoff vom Institut für Materialchemie der TU Wien, die Erstautorin der aktuellen Studie. Stickstoff liegt in der Luft als N 2 -Molekül vor: Zwei Stickstoffatome sind miteinander verbunden, und zwar über eine extrem stabile Dreifachbindung. Will man daraus aber Ammoniak (NH 3 ) erzeugen, muss man das N 2 -Molekül aufbrechen und die einzelnen Stickstoff-Atome mit Wasserstoff verbinden. Beim Haber-Bosch-Verfahren, das seit über 100 Jahren angewendet wird, erreicht man das mit einem gewaltigen Druck von über 150 Bar und hohen Temperaturen von mindestens 400°C. Genau deshalb ist dieses Verfahren so energieaufwändig. Die Natur schafft es sanfter Prinzipiell ist es aber auch möglich, Stickstoffmoleküle auf andere Weise zu trennen – nicht mit der rohen Gewalt extremer Drücke und Temperaturen, sondern mit Hilfe eines klug gewählten Katalysators. Inspiration dafür findet man in der Natur: Bestimmte Bakterien verwenden Nitrogenase, ein eisenhaltiges Enzym, an dem sich Stickstoffmoleküle anlagern und dann getrennt werden. Ähnliches kann man mit Metallorganischen Frameworks (MOFs) erzielen. Das sind poröse Materialien, in denen Metall-Ionen mit ganz bestimmten organischen Verbindungen zu einer größeren Struktur vernetzt werden. „Wie bei der natürlichen Nitrogenase verwenden auch wir bei unseren metallorganischen Frameworks Eisen – ein Metall, das billig und leicht zu bekommen ist“, sagt Dr. Cornelia von Baeckmann (TU Wien). „Die entscheidende Frage in unserer Forschung war: Wie passen wir die organischen Liganden an, damit das Material Ammoniak erzeugen kann?“ Durch Licht wird im metallorganischen Framework ein angeregter Zustand erzeugt: Elektrische Ladung wird im Material verschoben, insbesondere in Richtung der Eisen-Atome. „Die organischen Linker, die diese Eisen-Atome umgeben, wirken dabei wie chemische Stellschrauben“, erklärt Prof. Dominik Eder (TU Wien): „Sie können Elektronen vom Metall ziehen und so auf subtile Weise das Verhalten des Eisens beeinflussen.“ Somit legen sie fest, wie gut Stickstoff gebunden wird und wie effektiv Protonen aus der wässrigen Umgebung zum Stickstoff gelangen. Wenn sich ein Stickstoffmolekül an ein geeignetes Eisen-Atom anlagert, wird seine extrem stabile Dreifachbindung geschwächt und chemisch angreifbarer gemacht. Danach kann das Molekül schrittweise mit Elektronen und Protonen zu Ammoniak umgewandelt werden. Wichtiger Schritt für neue Technologien „Winzige Veränderungen bei den organischen Liganden können das Verhalten des Eisens stark verändern“, sagt Jana Bischoff. „Wir haben eine ganze Reihe organischer Verbindungen untersucht, um zu verstehen, wie man durch geschickte Auswahl der Verbindungen das Verhalten erreichen kann, das wir uns wünschen.“ Die vorliegende Arbeit ist noch kein Startschuss für industrielle Ammoniak-Produktion – aber sie ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung: Metallorganische Frameworks zeigen jedenfalls wichtige neue Wege auf, um maßgeschneiderte Katalyse zu ermöglichen – auch bei energetisch schwierigen und technologisch weltweit bedeutsamen Verfahren wie der Ammoniak-Synthese. Jana Bischoff, Cornelia von Baeckmann, Shaghayegh Naghdi, Adrian Ertl, Vasily Vorobyev, Anastasiia Naryshkina, Lakhanlal, Hanspeter Kählig, Laura Kronlachner, Robert T. Woodward, Freddy Kleitz, Andreas Limbeck, Maytal Caspary Toroker, Amanda J. Morris, Dominik Eder; "Photocatalytic Ammonia Synthesis using Fe-Based MOFs: The Role of Ligand Functionalization"; Journal of the American Chemical Society, Volume 148, 2026-5-19 UFZ-Team entwickelt Verfahren zur Entfernung von Perfluorbutansäure aus Wasser Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft KI hilft dabei, bessere Biokohle-Katalysatoren zur Beseitigung von Antibiotikabelastungen zu entwickeln Bei 450 bis 550 °C hergestellte Biokohle erzeugt besonders hohe Mengen an reaktiven Sauerstoffspezies Voraussichtlich günstiger als andere Methoden Platin-Oxidation in Echtzeit beobachtet: Schlüssel zu langlebigeren Elektrolyseuren Wasserstoff-Technologien könnten durch neue Erkenntnisse über die Platin-Oxidation günstiger werden Präzisionsmessung unter Beschuss: Wenn die Waage selbst zum Messobjekt wird Künftig könnten Materialverluste und chemische Veränderungen gleichzeitig untersucht werden Jülicher Team gewinnt internationalen Wettbewerb Schneller und energieeffizienter: Katalysatoren beschleunigen wasserstoffbasierte Stahlproduktion Zweimal schnellere Legierungsherstellung durch Zugabe von Nickeloxiden "Das ist ein echter Gamechanger für die Qualitätssicherung von Produkten jeglicher Art“ TU Graz entwickelt mobiles Gerät zur hochpräzisen Messung von Luftschadstoffen Umzugskarton-großes Gerät erkennt Gasschadstoff-Fingerabdrücke auf Kilometerweite Gemischte Kunststoffabfälle ohne Sortierung in Öl umwandeln Pilotanlage der Universität Amsterdam bringt fortschrittliche Kunststoffrecycling-Technologie der Industrie näher Wintertaugliche Lithiumbatterien: Wissenschaftler nutzen "Polaritätskontrast"-Elektrolytstrategie, um extreme Kälte zu überlisten Batterien behalten nach 150 Zyklen bei -40 °C noch 80 % ihrer Kapazität Bottom-up statt Zerkleinern: Nature-Studie zeigt neue Route zu maßgeschneiderten Diamant-Nanopartikeln Kohlenstoff-Dimer: Präzisionsmessung liefert neuen Rekordwert Neuer Wert weicht deutlich von einer vielbeachteten 2019er Messung ab, stimmt aber mit älteren quantenchemischen Berechnungen überein Atomare Umstrukturierung ebnet den Weg für rekordverdächtige Katalysatoren zur Wasserstofferzeugung "Dies eröffnet eine neue Strategie für die Entwicklung anpassungsfähiger Katalysatoren für eine breite Palette von Anwendungen" Extrem glatt und trotzdem rau – wie geht das? Die Geometrie bestimmt die Chemie: Nanometer-Rauheit verändert Oberflächenreaktivität grundlegend Magnetfeld während der Synthese des Katalysators verdreifacht Ammoniakausbeute Eine skalierbare Strategie, um Elektrokatalysatoren der nächsten Generation für effiziente und nachhaltige chemische Umwandlungen zu entwickeln Materialchemie gestaltet die Zukunft der Katalyse Neue Ansätze könnten die Entdeckung effizienter Katalysatoren für die Energieumwandlung und Dekarbonisierung der chemischen Industrie beschleunigen MIT-Forscher entwickeln kostengünstige Technik zur Gewinnung von Lithium aus Gestein Ausgründung Rock Zero will die Lithiumproduktion in den USA unabhängiger von China machen Mit Bakterien zu klimaneutralen Kunststoffen und Kosmetika EU-Projekt will Durchbruch in der nachhaltigen Chemikalien-Herstellung schaffen Holographie trifft Spektroskopie: Ultraschnelles Mikroskopieverfahren für optische Prozesse Deutsch-italienisches Forschungsteam entwickelt neuartige Mikroskopietechnik zur Untersuchung von Energiematerialien Für eine grünere Chemie: Der Gerhard-Ertl-Lecture Award 2026 geht an Professor Marc Koper Seine Erkenntnisse sind von entscheidender Bedeutung, um die Nutzung erneuerbare Energien und die Entwicklung einer nachhaltigen Chemie voranzutreiben Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang Mit dem Absenden des Formulars willigen Sie ein, dass Ihnen die LUMITOS AG den oder die oben ausgewählten Newsletter per E-Mail zusendet. 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