Wasserstoffmobilität, Klimaschutz und nachhaltige Energiespeicherung: Die Forschung der kürzlich berufenen Juniorprofessorin Dr. Andrea Pannwitz berührt gleich mehrere umweltpolitisch bedeutsame Themen. In ihrer neuen, bei der Vector Stiftungeingeworbenen Nachwuchsgruppe und im Transregio-Sonderforschungsbereich CataLight kann die Wissenschaftlerin ihre Interessen an Chemie und Umweltschutz kombinieren.
Dr. Andrea Pannwitz hatte gleich zwei gute Gründe an die Universität Ulm zu wechseln: Ende 2019 war sie bei der Ausschreibung Nachwuchsgruppe „MINT für die Umwelt“ der Vector Stiftung erfolgreich und kann nun eine eigene Forschungsgruppe an der Ulmer Universität aufbauen. Der Fokus ihrer neuen Gruppe „Dezentrale und direkte Sonnenenergieumwandlung mittels Nanomembranen“ liegt auf der Brennstofferzeugung aus Solarenergie. Darüber hinaus wurde die 31-Jährige im Sommer auf eine Juniorprofessur am Institut für Anorganische Chemie I berufen. In den kommenden sechs Jahren wird sich Pannwitz zudem in den Transregio-Sonderforschungsbereich TRR 234 CataLight einbringen, der sich um künstliche Photosynthese dreht.
„Die Universität Ulm ist für mich als Chemikerin die beste Wahl“, sagt Dr. Andrea Pannwitz. Mit einer Projektskizze hatte sie sich bei der baden-württembergischen Vector Stiftung explizit um eine Nachwuchsgruppe an ihrem Wunschstandort beworben. Das Institut für Anorganische Chemie I sei stark in der Photochemie, in der Materialcharakterisierung und Katalyse. „Mit den Kolleginnen und Kollegen ergeben sich viele Anknüpfungspunkte“, so Pannwitz, die zuvor als Postdoktorandin im niederländischen Leiden geforscht hat. Für ihre Nachwuchsgruppe erhält die Chemikerin von der Vector Stiftung eine Million Euro für vier Jahre. Ausgestattet mit drei Doktoranden- und Postdoktorandenstellen will Andrea Pannwitz zur effizienten Wandlung von Sonnenenergie zu chemischen Stoffen wie Wasserstoff oder Methanol beitragen. Hierfür kombiniert die Gruppe Ansätze aus Biologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften.
Von der Natur inspiriert
Ganz konkret wollen die Forscherinnen und Forscher von der Natur inspirierte molekulare Systeme entwickeln, die einen sonnenlichtgetriebenen Elektronentransfer innerhalb einer Membran möglich machen. Diese Membran wird in einem zweiten Schritt so in einen Photoreaktor integriert, dass zwei getrennte Reaktionsräume entstehen. „In jeder der beiden Halbzellen können gekoppelte chemische Reaktionen wie die Wasserstoff-Produktion sowie die CO2-Reduktion stattfinden. Dabei lassen sich die Bedingungen in den Reaktionsräumen unabhängig voneinander kontrollieren und optimieren“, erklärt Andrea Pannwitz. Um solche neuartigen Systeme für die solare Brennstofferzeugung und weitere Anwendungen zu entwickeln, kombiniert die Chemikerin klassische Laborexperimente mit detaillierten Computersimulationen. Potenzielle Einsatzgebiete finden sich in der Wasserstoffmobilität: Eines Tages könnte zum Beispiel ein solarbetriebener Photoreaktor als mobile Wasserstofftankstelle dienen. Außerdem ließe sich das Konzept auf die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre übertragen. „Abfallprodukt“ der chemischen Reaktionen ist frischer Sauerstoff.
Als neue Juniorprofessorin am Institut für Anorganische Chemie I wird sich Dr. Andrea Pannwitz in Forschung und Lehre einbringen. Ihre erste Vorlesung im Masterstudiengang Chemie startet ab November in einer Online-Variante. Wissenschaftlich fügen sich Pannwitz‘ Schwerpunkte optimal in den SFB/TRR CataLight ein, den die Universitäten Ulm und Jena mit weiteren Partnern vor etwa zwei Jahren eingeworben haben. In diesem mit rund 10 Millionen Euro geförderten Verbundprojekt nutzen Forschende Licht, molekulare Katalysatorsysteme und Funktionspolymere zur Herstellung von chemischen Stoffen, in denen die Energie des Lichts gespeichert wird: Vorbild ist die natürliche Photosynthese. SFB-Ziele sind neue Materialien für die nachhaltige Energiewandlung bis hin zu künstlichen Chloroplasten zur solaren Wasserstoffproduktion.
Als Andrea Pannwitz zu Beginn des Sommersemesters ihre neue Stelle in Ulm angetreten hat, war die Universität coronabedingt geschlossen. Ihre neue Nachwuchsgruppe musste sie also zunächst aus dem Homeoffice aufbauen. Doch inzwischen kann die Juniorprofessorin Labore und Büro auf dem Campus vollumfänglich nutzen. In den Sonderforschungsbereich hat sie sich offenbar bereits wissenschaftlich wie sportlich integriert: Ende September startet die Hobbyläuferin über die Halbmarathon-Distanz für das Team CataLight bei den virtuellen Einstein-Läufen.
Zur Person:
Dr. Andrea Pannwitz (Jahrgang 1989) stammt aus Jena und hat an der Universität Göttingen Chemie studiert. Bereits während ihrer Promotion in Basel beschäftigte sie sich mit Forschungsfragen aus der Photochemie. Nach einer Zeit als Postdoktorandin an der Universität Leiden in den Niederlanden bewarb sie sich erfolgreich sowohl für eine von der Vector Stiftung geförderte Nachwuchsgruppe als auch für eine Juniorprofessur an der Universität Ulm. Seit Beginn des Sommersemesters forscht Andrea Pannwitz in Ulm. Ihre Juniorprofessur hat sie erst kürzlich angetreten. Neben sportlichen Hobbys wie Laufen und Klettern gibt sie in ihrem Lebenslauf Bier brauen als Freizeitbeschäftigung an.
Text und Medienkontakt: Annika Bingmann