Lena Ehlers, Doktorandin im Forschungsbereich 1 „Sourcing“ des Exzellenzclusters „Die Marsperspektive“, hat kürzlich einen Forschungsaufenthalt am Politecnico di Milano abgeschlossen. Während ihres Besuchs untersuchte sie, wie sich verschiedene Konstruktionen elektrochemischer Zellen auf die Prozesse bei der Eisengewinnung auswirken.
Der Forschungsbereich 1 „Sourcing“ konzentriert sich auf Methoden zur Gewinnung von Rohstoffen aus lokal verfügbaren Ressourcen. Für zukünftige Marsmissionen könnte dies die Entwicklung von Technologien bedeuten, mit denen nützliche Materialien aus dem Marsboden oder anderen lokal verfügbaren Ressourcen gewonnen werden können, anstatt sie von der Erde zu transportieren. Innerhalb dieses Forschungsbereichs arbeitet Ehlers mit Jörg Thöming zusammen, der das Clusterprojekt „Metal Electrowinning“ leitet.
Ein zentrales Thema von Ehlers’ Forschung ist die elektrolytische Eisenabscheidung. Dabei handelt es sich um einen elektrochemischen Prozess, bei dem Eisen durch das Anlegen eines elektrischen Stroms aus einer flüssigen Lösung auf eine Elektrode abgeschieden wird. Das Verständnis der Funktionsweise dieses Prozesses ist wichtig für die Entwicklung effizienter Methoden zur Gewinnung von Metallen aus verfügbaren Ressourcen.
Während ihres Forschungsaufenthalts untersuchte Ehlers, welchen Einfluss unterschiedliche Ausgestaltungen elektrochemischer Zellen auf die bei der elektrolytischen Eisenabscheidung entstehenden Produkte und die an der Reaktion beteiligten Mechanismen haben. Die Versuchseinrichtungen am Politecnico di Milano ermöglichten den Zugang zu Techniken, mit denen die Prozesse detaillierter beobachtet werden konnten.
Eine dieser Methoden war die In-situ-Raman-Spektroskopie. Bei dieser nicht-invasiven Analysetechnik wird Laserlicht genutzt, um chemische Substanzen und Veränderungen in ihrer Molekülstruktur zu identifizieren, während ein Experiment stattfindet. Darüber hinaus setzten die Forschenden Echtzeitmikroskopie ein, um Veränderungen an der Oberfläche der Elektrode während der elektrochemischen Messungen zu beobachten.
Durch die Kombination dieser Methoden können die Wissenschaftler:innen sowohl die Endprodukte der Reaktion als auch die Prozesse, die während der Eisenabscheidung ablaufen, untersuchen. Die während des Forschungsaufenthalts gesammelten Daten werden analysiert, um das Verständnis der Reduktionsmechanismen und der möglichen Zwischenprodukte, die während der Reaktion entstehen, zu verbessern.
Die Forschung leistet einen Beitrag zur Arbeit des Exzellenzclusters „Die Marsperspektive“, indem sie grundlegende Prozesse untersucht, die die zukünftige Gewinnung von Rohstoffen unter ressourcenbeschränkten Bedingungen unterstützen könnten. Der Forschungsaufenthalt stärkte zudem den wissenschaftlichen Austausch zwischen der Universität Bremen und dem Politecnico di Milano.
