29.10.2021 | Universität | Umwelt & Materie

«Vernetzung ist essenziell für junge Forschende»

Aline Bornet schreibt ihre Dissertation in Chemie im Rahmen eines Projekts, das eine nachhaltige Energiespeicherung ermöglichen will. Im Interview erzählt sie, wie sie einen einmonatigen Aufenthalt an einer Partnerinstitution in Dänemark sowohl wissenschaftlich als auch persönlich bereichernd fand.

Interview: Ivo Schmucki

Sie promovieren derzeit am Departement für Chemie, Biochemie und Pharmazie im Rahmen des Projekts «Recycalyse». Worum geht es bei diesem Projekt?

Aline Bornet: Grundsätzlich geht es bei Recycalyse darum, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Der Energieertrag aus erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie ist schwankend und darum werden Energiespeicher benötigt. Hier kommt die Elektrolyse von Wasser zu H2 und O2 ins Spiel: Das produzierte H2 kann als Brennstoff für Brennstoffzellen dienen. Für einen effizienten Betrieb benötigen Elektrolyseure einen Elektrokatalysator, der die elektrochemische Reaktion, bei der Energie gespeichert wird, verbessert. Für einen effizienten Betrieb benötigen Brennstoffzellen einen Elektrokatalysator, der die elektrochemische Reaktion, bei der Strom erzeugt wird, verbessert. Recycalyse konzentriert sich dabei auf zwei Hauptziele. Das erste ist die Entwicklung und Herstellung hochaktiver nachhaltiger Katalysatoren, die weniger sogenannte Critical Raw Materials (CRM) enthalten. Das zweite Ziel ist es, für diese Katalysatoren und andere Systemteile einen Recycling- und Wiederverwendungs-Kreislaufs aufzubauen.

Recycalyse besteht aus einem Konsortium europäischer Partner. Wie ist die Universität Bern eingebunden und wie tragen Sie mit Ihrer Doktorarbeit zum Projekt bei?

Ich gehöre der NanoElectroCatalysis Group am DCBP an, die von Prof. Matthias Arenz geleitet wird. Unsere Gruppe ist sozusagen das erste Glied in der Recycalyse-Kette und daher sind wir hauptsächlich am ersten Hauptziel beteiligt. Zuerst haben wir im Labormassstab – also in sehr kleinem Massstab – einen Katalysator entwickelt mit CRM wie Iridium und Ruthenium. Dieser Katalysator wurde dann am Danish Technological Institute – der Hauptinstitution von Recycalyse – hochskaliert und für den Test im sogenannten Stack-Elektrolyseur der ersten Generation vorbereitet.

Jetzt konzentrieren wir uns darauf, den CRM-Gehalt im Katalysator weiter zu reduzieren. Dies ist auch das Ziel meines Promotionsprojekts: neue Katalysatoren für diese Reaktion zu synthetisieren und zu testen. Darüber hinaus haben wir an der Universität Bern eine neue sogenannte elektrochemische Durchflusszelle entwickelt, mit der die Leistungsfähigkeit unserer Katalysatoren unter Bedingungen getestet werden kann, die denen von Elektrolyseuren näherkommen.

Sie haben das Danish Technological Institute DTI erwähnt, wo Sie diesen Sommer einen Monat verbracht haben. Wie war es in Dänemark?

Ende letzten Jahres habe ich mich erfolgreich für einen early-career researchers grant der Philosophisch-naturwissenschaftlichen Fakultät beworben. Ich wurde also finanziell unterstützt und konnte so den ganzen August in Kopenhagen verbringen, die meiste Zeit davon am DTI. Aber ich war auch zwei Tage an einer wissenschaftlichen Retraite, die vom Center of High Entropy Alloy Catalysis CHEAC der Universität Kopenhagen organisiert wurde. Zudem war ich auch zwei Tage bei Blue World Technologies, einem weiteren Partner von Recycalyse.

Wie haben Sie Ihre Zeit am DTI verbracht?

Es war eine «Win-Win-Situation». Zuerst habe ich ihnen erklärt, wie man die in Bern entwickelte elektrochemische Durchflusszelle nutzt. Im Gegenzug konnte ich unter ihrer Aufsicht fünf Synthesen mit ihrem Durchflussreaktor durchführen. Die so entstandenen Katalysatoren wurden in der elektrochemischen Durchflusszelle und in der konventionelleren sogenannten rotierenden Scheibenelektrode, kurz RDE, getestet. Als kleines «Nebenprojekt» habe ich mich als Glasbläserin versucht, um Elektroden zu reparieren.

Und was ist mit der Retraite und dem Besuch bei Blue World Technologies?

Während der von CHEAC organisierten Retraite konnte ich meine Arbeit endlich persönlich in Form eines Posters vorstellen. Es war interessant, sich mit anderen jungen Forschenden zu vernetzen, die auf einem ähnlichen Gebiet arbeiten. Solche Veranstaltungen sind wichtig, da sie zukünftige Kooperationen ermöglichen und man neue Ideen entwickeln kann. Bei Blue World Technologies habe ich gelernt, wie man Elektroden mittels Sprühverfahren herstellt. Diese Elektroden wurden zu Testzwecken nach Bern gebracht. Ausserdem half ich beim Aufbau des sogenannten Stack-Elektrolyseurs der ersten Generation, der zum Testen nach Österreich geschickt wird. Es war wirklich toll zu sehen, wie die harte Arbeit «zum Leben erwacht»!

Was nehmen Sie von Ihrem Aufenthalt in Dänemark mit?

Ich habe bisher im Studium und bei der Arbeit in der Chemie immer nur den Labormassstab erlebt, also kleine Mengen im Milligramm-Bereich. Beim DTI war alles grösser, um grosse Materialmengen produzieren zu können. Es war für mich etwas völlig Neues, mit solchen Mengen zu arbeiten. Diese wissenschaftlichen Aspekte sind natürlich wichtig. Wichtiger erscheint mir bei Auslandaufenthalten aber der Ideenaustausch und die Vernetzung. Ich habe es sehr geschätzt, die Recycalyse-Partner endlich persönlich kennen zu lernen. Es herrschte immer eine sehr freundliche Arbeitsatmosphäre, das war ein ganz wesentlicher Aspekt der ganzen Erfahrung.

Warum ist diese Art des europäischen Austauschs Ihrer Meinung nach für Nachwuchsforschende wie Sie besonders wichtig?

Ich denke, dass der Ideenaustausch, die Möglichkeit der Zusammenarbeit und natürlich die Vernetzung essenzielle Aspekte für den wissenschaftlichen Nachwuchs sind. Es ist immer gut, den Horizont zu erweitern. Ich fand es schade, als ich erfuhr, dass zukünftige Doktorierende aus der Schweiz aufgrund des gescheiterten Rahmenabkommens wahrscheinlich seltener die Gelegenheit haben werden, bei so facettenreichen europäischen Forschungsprojekten mitzuwirken.

Können Sie sich vorstellen, nach Abschluss Ihrer Dissertation eine wissenschaftliche Laufbahn einzuschlagen?

Definitiv Ja. Die Arbeit in einem Labor macht mir sehr viel Spass, vor allem im Bereich der «grünen» Chemie. Die Umweltprobleme, mit denen wir heute konfrontiert sind, haben mich schon immer beschäftigt, und ich möchte auch weiterhin in diesem Bereich arbeiten. Allerdings weiss ich noch nicht, ob ich eher eine Laufbahn in der akademischen oder in der industriellen Forschung einschlage. Es wäre sicher eine gute Alternative, in einem Institut ähnlich dem DTI zu arbeiten. Es ist für mich noch zu früh, mich festzulegen und ich bin gerne offen für neue Möglichkeiten.

ÜBER RECYCALYSE

Die Idee hinter RECYCALYSE ist es, den Energiespeichermarkt zu revolutionieren: durch die Entwicklung und Herstellung hochaktiver nachhaltiger Sauerstoff-Katalysatoren und durch ein Recyclingprogramm für Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEMEC)- Katalysatoren, Elektroden und Gesamtsysteme. Diese Technologie soll dazu beitragen, sogenannte Critical Raw Materials (CRM) zu reduzieren, wodurch der CO2-Ausstoss verringert und die Kosten gesenkt werden.

RECYCALYSE wird vom Danish Technological Institute (DTI) geleitet und besteht aus 9 weiteren Partnern aus 7 Ländern. Seitens der Universität Bern ist die NanoElectroCatalysis Group von Prof. Matthias Arenz vom Departement für Chemie, Biochemie und Pharmazie (DCBP) Teil des Projekts. Das Projekt wird vom Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert.

ÜBER ALINE BORNET

Aline Bornet ist seit 2020 Doktorandin in der NanoElectroCatalysis Group am Departement für Chemie, Biochemie und Pharmazie der Universität Bern.
E-Mail: aline.bornet@unibe.ch

ÜBER DEN AUTOR

Ivo Schmucki arbeitet als Redaktor bei Media Relations und Corporate Publishing in der Abteilung Kommunikation & Marketing an der Universität Bern. Er ist Themenverantwortlicher «Natur und Materie».