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Kupfer-Chabasit: Ein Meilenstein auf dem Weg zum sauberen Dieselmotor

Kupfer-Chabasit-Zeolithe, kristalline Aluminosilikate, sorgen dank ihrer außergewöhnlichen katalytischen Fähigkeiten dafür, dass mehr als der Großteil der schädlichen Stickstoffoxide aus Dieselmotorabgasen beseitigt werden.

Strengere Abgasvorschriften für Kraftfahrzeuge wie zum Beispiel der US-2010-Standard und die Abgasnorm EURO 6 führen zu einer steigenden Nachfrage nach modernen Abgasbehandlungskatalysatoren. Eine der Schlüsseltechnologien, die dabei in Fahrzeugen mit Dieselmotor zum Einsatz kommt, ist die sogenannte selektive katalytische Reduktion (SCR). Entscheidend bei dieser Reaktion ist auch das eingesetzte Katalysatormaterial. Ein interdisziplinäres BASF-Team hat hier mit der Entwicklung des Kupfer-Chabasit-Zeolith-Katalysators für einen Meilenstein auf dem Weg zum sauberen Dieselmotor gesorgt.

Die Forschung dahinter:

Was ist das besondere an den Spezial-Zeolithen und wie wurde deren Entwicklung und Optimierung innerhalb kürzester Zeit möglich? Diese und weitere Fragen beantworten Klaus Harth (Forschung Automobilkatalysatoren bei BASF) und Steffen Kerth (verantwortlich für Technologie Prozesskatalysatoren bei BASF).

HERR HARTH, WAS GENAU IST EIGENTLICH EIN „SPEZIAL-ZEOLITH“?
Harth: Zeolithe sind Aluminosilikate, die in der Natur in verschiedenen Strukturen vorkommen. Spezial-Zeolithe wie beispielsweise der Kupfer-Chabasit werden unter erhöhtem Druck mithilfe organischer Hilfsstoffe hergestellt. Dabei ist es möglich, gezielt Strukturen mit besonders hoher Aktivität zu erzeugen, die bereits bei niedrigen Temperaturen wirksam sind. Katalytisch aktiv sind im Zeolith dabei die Kupferionen, die sich im Inneren der Kristalle befinden.

UND WELCHE VORTEILE BRINGT DAS NUN IN DER SCR-TECHNOLOGIE, HERR KERTH?
Kerth: Die außergewöhnliche katalytische Aktivität des Kupfer-Chabasit-Zeoliten zeigt sich bereits bei geringen Abgastemperaturen und bleibt auch bei hohen Temperaturen effizient und stabil. Das führt dazu, dass im Abgassystem von Diesel-Motoren deutlich weniger Stickoxid ausgestoßen wird. Für unsere Kunden bedeutet das, dass ihre Fahrzeuge dank unserer Technologie und dem eingesetzten Katalysator die immer strenger werdenden Abgasvorschriften für Dieselmotoren erfüllen.

WO LAG AUS IHRER SICHT DIE BESONDERE HERAUSFORDERUNG BEI DER ENTWICKLUNG DES ZEOLITHEN?
Harth: Die Herausforderung bestand darin, in kürzester Zeit eine neue Katalysatortechnologie zu entwickeln, die die Stickoxid-Emission von Dieselfahrzeugen deutlich reduziert und den Prozess profitabel in den Bau einer Großanlage zu übersetzen. Die Syntheseentwicklung im Labor-Maßstab und erste Skalierung der Herstellung des Chabasit-Zeolithes waren dabei eine der wichtigsten Aufgaben: Ziel war es, eine möglichst effiziente Synthese von aktivem Zeolithkatalysator auszuarbeiten, die neben hohen Ausbeuten vor allem auch höchste katalytische Aktivitäten gewährleistete.

Kerth: Dazu kam die Verfahrensentwicklung an sich. Es ist uns hier gemeinsam gelungen, in der kommerziellen Produktion des Zeolithen die Anzahl der notwendigen Prozessschritte mehr als zu halbieren, wodurch die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden.

Specialty Zeolites for automotive emission catalysts
Spezial-Zeolithe für Abgaskatalysatoren

Spezial-Zeolithe für Abgaskatalysatoren