Schülerinnen und Schüler kommen in Begleitung von Lehrkräften zu halbtägigen Veranstaltungen an die Uni und führen unter Leitung einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin und Betreuung durch Studierende an den Unterricht anknüpfende Experimente aus der chemiedidaktischen Forschung in Wuppertal durch. Sie werten sie mithilfe der Betreuer aus und präsentieren sie dem Kurs. Die Inhalte werden jeweils im Voraus zwischen Mitarbeitern der Chemiedidaktik und den Lehrkräften so abgestimmt, dass sie an die Kursthemen der Sekundarstufe II anknüpfen (Beispiele: Elektrochemie, Farbstoffe, Kunststoffe, chemisches Gleichgewicht, Ozonproblematik) und an highlights aus Wissenschaft und Technik heranführen. Im Rahmen dieser Veranstaltungen werden den Schüler/-innen Informationen zur Berufsorientierung gegeben. Die Veranstaltungen dienen aus Sicht der Studierenden der fachdidaktischen Kompetenzerweiterung und aus Sicht der Chemiedidaktik der empirischen Erforschung alternativer Methoden (Stichwort: Microteaching) und innovativer Inhalte (Stichworte: Nachhaltigkeit, Photochemie).
Das ELEVATOR-Projekt betrifft die Etablierung sowie die ökonomisch-ökologische Bewertung eines effizient gekoppelten elektrochemischen Prozesses zur Herstellung von biobasierter Furandicarbonsäure (FDCA) und biobasiertem Dimethylfuran (DMF) aus landwirtschaftlichen Reststoffen über das Zwischenprodukt 5-Hydroxymethylfurfural (HMF). FDCA kann als Baustein für die PET-Alternative Polyethylenfuranoat (PEF), eingesetzt werden. PEF ist gegenüber PET nicht nur aus Nachhaltigkeitsgründen vorteilhaft, auch die physikalischen Eigenschaften des Materials werden gegenüber der fossilen PET Variante verbessert. Neben dem Oxidationsprodukt FDCA wird in der elektrochemischen Zelle 2,5-Dimethylfuran (DMF) als Reduktionsprodukt erzeugt, einer Verbindung mit hohem Potenzial als Biokraftstoff und als 'grünes' Lösungsmittel. Der elektrochemische Weg zur Reduktion und Oxidation von HMF ist von besonderem Vorteil, da weder Wasserstoff- oder Sauerstoffgas in den Reaktionsmedien benötigt werden. Ziel des Verbundvorhabens 'ELEVATOR' ist die Entwicklung eines gekoppelten elektrochemischen Verfahrens zur gleichzeitigen Umsetzung von HMF zu FDCA und DMF. Die Eduktströme werden dabei durch hydrothermalen Aufschluss eines lignocellulosehaltigen Reststoffs, bereitgestellt. Ziel ist die Nutzung eines Eduktstroms von industrieller Relevanz, mit der für biogene Rohstoffe typischen Heterogenität und ohne aufwendige und unwirtschaftliche Reinigungsschritte vor der elektrochemischen Umsetzung. Somit bildet der ELEVATOR-Ansatz eine komplette und relevante Prozesskette ab, unter Nutzung eines lignocellulosehaltigen Reststoffs in Kombination mit der elektrokatalytischen Produktion von FDCA und DMF. Die besondere Herausforderung besteht dabei in der Schnittstelle zwischen hydrothermalem Biomasseaufschluss und der anschließenden elektrochemischen Umsetzung, der Abstimmung der Prozessparameter auf die jeweiligen Anforderungen der Prozessschritte und die Hochskalierung des Prozesses.
Die neue Bewertung der toxikologischen Eigenschaften von Formaldehyd hat in der jüngsten Vergangenheit einen intensiven Impuls zur Substitution dieser Substanz, insbesondere im Bereich der Formaldehyd-basierten Harze wie beispielsweise PF- und Melaminharze, generiert. Das Ziel von 'HarzForFree' ist es nun, eine neue Syntheseroute für Glykolaldehyd zur Substitution von Formaldehyd zu entwickeln, bei der die Kopplung von Biokatalyse mit der Elektrochemie einen effizienteren Stoffwandlungsprozess ermöglichen soll.