Katalysatoren

Definition und Wirk-/Funktionsprinzip

Katalysatoren zur Luftreinhaltung ermöglichen die gezielte Beschleunigung heterogener chemischer Reaktionen an festen Oberflächen, ohne selbst verbraucht zu werden. Gasförmige Schadstoffe wie Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NO_x), flüchtige organische Verbindungen (VOC) oder Ozon werden dabei durch katalytische Oxidations-, Reduktions- oder photokatalytische Mechanismen in umweltverträglichere Produkte wie Kohlendioxid (CO₂), molekularen Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) überführt. Die typischen Reaktionsarten sind Oxidation (z. B. VOC → CO₂ + H₂O), Reduktion (z. B. NO_x → N₂ + O₂), und Photokatalyse (lichtaktivierte Oxidation auf TiO₂).Gegenüber nicht-katalytischen Verfahren sind deutlich niedrigere Reaktionstemperaturen und ein reduzierter Energiebedarf erforderlich.

Die Herstellung der Katalysatoren umfasst die Formgebung hochporöser Trägermaterialien, überwiegend keramische oder metallische Wabenstrukturen, sowie die Applikation der aktiven katalytischen Phase. Als aktive Komponenten werden vor allem Edelmetalle (Platin, Palladium, Rhodium) oder Übergangsmetalloxide eingesetzt, die mittels Beschichtungs- oder Imprägnierverfahren aufgebracht und anschließend thermisch aktiviert werden. Prüfungen sichern Aktivität, Langzeitstabilität und Beständigkeit gegenüber Deaktivierungsmechanismen.

Katalytische Luftreinhaltungstechnologien finden Anwendung in der Abgasnachbehandlung von Fahrzeugen, der industriellen Abluftreinigung zur Reduktion von VOC, CO und NO_x sowie in umwelttechnischen Anlagen wie Kraftwerken, Müllverbrennungs- und Zementwerken. Photokatalytische Systeme ergänzen das Einsatzspektrum in der Gebäude- und Umwelttechnik.