Katalyse

Eine Katalyse ist die Beschleunigung einer chemischen Reaktion durch einen Stoff, der Katalysator genannt wird.

Hintergrund

Für den Ablauf einer chemischen Reaktion wird Energie benötigt, um die Ausgangsstoffe in einen Übergangszustand zu bringen. Der Katalysator sorgt dafür, dass dieser Übergangszustand mit weniger Energie erreicht werden kann. Damit beschleunigt der Katalysator erheblich die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion. Nach der Reaktion steht der Katalysator weiterhin zur Verfügung.

Einteilung

Es werden drei Arten der Katalyse unterschieden

Anwendung

Die Katalyse findet grosse Anwendung in der chemischen Industrie. Bei über 80 Prozent der Produkte kommen im Herstellungsprozess Katalysatoren zum Einsatz. Durch die Beschleunigung der chemischen Reaktionen werden zudem manche Reaktion praktisch überhaupt erst praxisrelevant, da sie sonst viel zu langsam ablaufen würden. Ausserdem veringert der Einsatz von Katalysatoren den Energie- und Ressourcenverbrauch der chemischen Industrie:

Katalyse verringert den Gesamtenergiebedarf einer Reaktion durch Senkung der Aktivierungsenergie und durch niedrigere Reaktionstemperaturen,
Katalyse verringert den nichtenergetischen Bedarf fossiler Energieträger durch Erhöhung der Ausbeute und der Verringerung von Nebenprodukten,
dadurch führt Katalyse zu einem verringerten Energiebedarf für Produktaufarbeitung und -reinigung
Katalyse erschließt energetisch günstigere Ausgangsstoffe bzw. Syntheserouten.

Katalytische Verfahren werden in großem Umfang bei der Erdölverarbeitung eingesetzt, bei der Herstellung von Grundchemikalien und Polymeren sowie in geringerem Maße bei der Synthese von Fein- und Spezialchemikalien. Weitere wichtige Anwendungsbereiche von Katalysatoren sind

die Erschließung neuer Rohstoff- und Energiequellen wie Biomasse und Wasserstoff,
die Abgasbehandlung beispielsweise durch Katalysatoren zur Nachverbrennung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren,
die Vermeidung von Klimagasemissionen aus Produktionsprozessen,
die Verringerung von Klimagasemissionen durch katalysierte Verbrennungsprozesse.