„Wir haben etwas sehr Unerwartetes getan.“

Dr. Uri Stoin, Head of Chemistry bei der MOG AG, über seine vermeintlich verrückte Forschung und die unerwartete Magie der synthetischen Superoxidation.

 

Dr. Stoin, erzählen Sie uns etwas über Ihre Karriere. Warum Chemie?

Das ist eine sehr langweilige Geschichte

[lacht]. Nein, ernsthaft, ich liebte schon Chemie in der Schule. Ich fand es immer spannend, weil es dauernd Experimente gab, bei denen fast alles passieren konnte. Das wollte ich dauerhaft machen, deshalb war es eine einfache Entscheidung für mich Chemie einzuschreiben. Nach meinem Abschluss an der Hebräischen Universität in Jerusalem begann ich meine Doktorarbeit über eine neue Art der chemischen Reaktion, die wir „Green Catalysis“ nennen. Seit den neunziger Jahren entwickeln die Wissenschaftsgemeinschaften und Umweltbehörden das Konzept einer „Green Chemistry“. Ihr Ziel ist es, umweltfreundliche Prozesse zu entwerfen, um die Umweltverschmutzung zu reduzieren, indem sie gefährliche Chemikalien weder verwenden noch produzieren.

 

Was war die Frage hinter Ihrer Forschung?

Als wir anfingen, suchten wir nach Wegen, um dieses extrem starke Oxidationsmittel synthetisch herzustellen. Dies führte später zu dem Superoxidationsprozeß, den wir als „NHS+“ patentiert haben und der nun ein Kernverfahren der  MOG AG ist, um jede Art von Kohlenwasserstoffe zu zersetzen.

In gewisser Weise haben wir damit ein Forschungsgebiet entstaubt, das seit den frühen achtziger Jahren von der akademischen Chemie vernachlässigt worden war. Damals schienen die möglichen Anwendungen sehr begrenzt, so dass die Versuche, den Superoxidationsprozess synthetisch zu reproduzieren, aufgegeben wurden.

 

Was ist Superoxidation und warum ist es ein interessantes Feld für Ihre Forschung?

Das Superoxid-Radikal ist eines der stärksten bekannten Radikale im menschlichen Körper. Es wird durch das Immunsystem eingesetzt, um eindringende Mikroorganismen zu bekämpfen. Seine synthetische Produktion war bisher sehr ineffizient gewesen. Bis wir unsere Forschung begannen, gab es nur wenige Anwendungen in der synthetischen Chemie. Sie waren sehr begrenzt und teuer. Auch erwiesen sie sich als problematisch hinsichtlich der Löslichkeit und Explosivität der chemischen Komponenten und ihrer Reaktion. Wir standen vor einer wissenschaftlichen Herausforderung. Das machte es natürlich für uns als Forscher interessant. Wir haben uns entschlossen, einen völlig neuen Weg zu entwickeln, dieses Material synthetisch zu erzeugen und zu stabilisieren. Erst wenn uns das gelingen würde, wollten wir uns mögliche Anwendungen überlegen.

Erst später, als wir bereits viel Material aus wissenschaftlichen Experimenten gesammelt hatten, kam die Idee, die Methode zur Bodenreinigung einzusetzen. Vor etwa drei Jahren haben wir erfahren, dass in der Nähe unseres Instituts ein großes Militärgelände durch Produktionsanlagen stark verunreinigt worden war. Hier hatten wir also ein reales Testfeld. Wir nahmen Bodenproben mit ins Labor und testeten dort den sehr erfolgreich den Abbau der Kohlenwasserstoffe. Zu diesem Zeitpunkt wussten wir: Das Verfahren ist absolut umweltfreundlich und bietet zudem ein großes Geschäftspotenzial.

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Warum ist es besser als bestehende Lösungen? Was ist der Wettbewerbsvorteil?

Es gibt zwei wichtige Ansätze für die Bodendekontamination auf dem Markt: Eine biologische Behandlung und eine chemische.

Beide arbeiten theoretisch in situ, also vor Ort, und ex situ, wenn der kontaminierte Boden oder das Substrat ausgegraben und irgendwo anders behandelt wird.

Die biologischen Lösungen haben einige Nachteile: Sie sind langsam und nicht sehr effizient, weil es keinen vernünftigen Weg gibt, um sie in situ zu verwenden, obwohl einige Leute das Gegenteil behaupten. Sie müssen den Boden ausheben, um mit Bakterien zu reinigen. Wenn er mit Öl verunreinigt ist, kann die Sanierung Jahre dauern. Diese Methode ist auch sehr abhängig von der richtigen Temperatur und der Boden muss während des Prozesses behandelt werden. Sie können nicht einfach  die Bakterien injizieren und dann warten. Das Verfahren ist vergleichsweise günstig, erfüllt aber die praktischen Anforderungen einer marktfähigen Lösung kaum, auch weil der gewünschte Grad der Dekontamination nur schwierig zu erreichen ist.

Da wir Chemikalien verwenden, verglichen wir unser Verfahren mit den am weitesten verbreiteten chemischen Lösungen. Wir haben festgestellt, dass unsere Lösung schneller, billiger und effizienter ist. Die anderen Verfahren sind im Hinblick auf die Kohlenwasserstoffe, die sie zersetzen sollen, begrenzt. NHS+ ist anders. Es kann fast jede Art von Kohlenwasserstoffen zersetzen. Es ist nur eine Frage der – zumeist sehr kurzen – Einwirkungsdauer und der Konzentration.

 

Haben die Ergebnisse Ihrer Forschung sie überrascht?

In der Tat war mein Gedanke bei fast allen unseren Experimenten: Das ist zu einfach, um wahr zu sein! Aber im Laufe der Zeit fanden wir mehr und mehr Beweise, dass es tatsächlich wahr ist [lacht]. Wir haben etwas sehr Unerwartetes getan. Bisher war der Hauptnachteil bei  Superoxid-Radikalen, dass sie in nasser Umgebung nicht stabil sind, sie zerfallen, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen. In der Vergangenheit wurden alle Untersuchungen in wasserfreien Systemen durchgeführt. Die Idee, Wasser in den Prozess der Superoxidation einzubringen, war längst aufgegeben worden. Es schien unsinnig. Also hat es keiner getan. Wir beschlossen, es zu versuchen und zu schauen, ob wir es stabilisieren können. Es hat geklappt.

 

Weil Sie getan haben, was andere Forscher als Zeitverschwendung betrachtet hätten?

Irgendwie schon. Es war nur eine Art, anders zu denken und einen eher unorthodoxen Ansatz zu versuchen. Wenn Sie versuchen, ein Problem zu lösen, haben Sie immer den offensichtlichen Weg und vielleicht die eine oder andere verrückte Idee. Da alle offensichtlichen Ansätze vorher von brillanten Wissenschaftlern versucht wurden, beschlossen wir, es auf die verrückte Art zu tun.

 

Jetzt, da Sie bewiesen haben, nicht verrückt zu sein und  das Verfahren patentiert ist – wie funktioniert es außerhalb des Labors, wenn es zum Beispiel in der Gleisbettreinigung verwendet wird?

Eigentlich genau so, wie wir es mit den kontaminierten Böden im Labor getestet haben. Das Ziel ist, jede Art von organischem Material  anzugreifen. Wenn das Radikal mit Kohlenwasserstoffen auf der Oberfläche der Schottersteine in Kontakt kommt,  zerstört es sie. Der Vorteil beim Gleisschotter ist, dass wir das Verfahren einfach wiederholen können, indem wir die Reagenzien wieder anwenden, um die Kontamination fast vollständig zu neutralisieren.

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Zur Verbesserung der Ergebnisse können Sie Hochdruckpumpen verwenden, um die Komponenten aufzutragen und, noch wichtiger,  die Mischung, das Verhältnis der Komponenten, die Menge an Wasser genau auf den Verschmutzungsgrad und die Tiefe des Gleisbettes anpassen, in der Sie reinigen wollen. Dies gilt für die In-situ-Behandlung, bei der der Schotter im Gleisbett verbleibt. Wenn Sie den Schotter ausgraben und ihn in Halden oder auf Förderbändern während einer Gleisbaumaßnahme behandeln, arbeitet NHS+ noch effizienter.

 

Wir sprachen von „Green Chemistry“. Was ist grün an NHS+, wenn es auf chemischen Komponenten basiert?

Erstens gibt es keine schädlichen Nebenprodukte. Auch die verwendeten chemischen Komponenten sind so einfach, dass ihre Zersetzung nur sehr einfach strukturierte natürliche Moleküle wie Sauerstoff, Wasser und Natriumbicarbonat, auch bekannt als Backpulver, erzeugt. Also offensichtlich sehr grüne Überbleibsel.

Selbst wenn die Reaktion nicht stattfindet, falls es keine Kohlenwasserstoffe gibt, die zerstört werden könnten, zersetzen sich die ursprünglichen Komponenten durch Sonneneinstrahlung und durch Zugabe von Wasser.

 

Welches ist Ihr bevorzugtes Anwendungsgebiet für NHS+?

Das ist eine schwierige Frage, denn die Lösung kann für viele Arten von Kontaminationen in verschiedenen Umgebungen und Märkten eingesetzt werden. Das Zersetzen von Rohölen oder fossilen Brennstoffen ist nur eine Anwendung. In vielen Fällen, vor allem rund um Industrieanlagen, befassen wir uns mit Schadstoffen wie organischen Lösungsmitteln, chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Herbiziden, mit PCB und anderen toxischen Kohlenwasserstoffen. Einfach gesagt: Je breiter das Spektrum der Schadstoffe, die wir sofort angreifen können, desto hilfreicher wird unsere Lösung.

Hinsichtlich der Marktchancen scheint mir unsere Lösung für die Gleisbettreinigung sehr überzeugend. Ich habe erst vor kurzem von der ökologischen Notwendigkeit und der gesetzlichen Verpflichtung zur Schotterreinigung erfahren. Aus einer geschäftlichen Perspektive schätze ich die Aussicht, den Eisenbahnunternehmen zu helfen, sehr, weil unsere Technologie hier perfekt funktioniert, der Markt riesig ist und das Timing perfekt scheint.

Die Bahn-Lösung ist brillant, denn es gibt bislang keine andere Methode, die alle unsere Vorteile bietet. Deshalb freue ich mich sehr über diese Anwendung. Gerade, weil wir am Anfang unserer Forschung nicht entfernt an Gleisschotter gedacht haben.

2017-05-19T15:27:03+00:00 September 22nd, 2016|Forschung & Entwicklung, MOG intern, Track Bed Cleaning|