Kann verunreinigter Wasserstoff nachhaltige Metalle ermöglichen?

Alexander von Humboldt-Stiftung fördert Kaitlyn Mullins Forschung zu kostengünstiger grüner Metallurgie

Auf einen Blick:

• Auszeichnung: Die Alexander von Humboldt-Stiftung zeichnet Dr. Kaitlyn Mullin, Postdoktorandin am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien, mit einem Humboldt-Forschungsstipendium aus.
• Forschungsthema: Wasserstoff kann die CO₂-Emissionen bei der Metallherstellung drastisch reduzieren. Die Herstellung von hochreinem Wasserstoff ist jedoch nach wie vor teuer. Können Wasserstoff-Gasgemische für die Metallproduktion eingesetzt werden, ohne die Materialqualität zu beeinträchtigen?
• Ansatz: Mullin untersucht, wie Wasserstoff-Gasgemische mit Eisenerzen reagieren und ob die enthaltenen Begleitgase sogar dazu beitragen können, die Eigenschaften neu entwickelter Legierungen zu verbessern.
• Potenzielle Auswirkungen: Eine kostengünstigere, CO₂-arme Produktion von Metallen mit verbesserten Eigenschaften.

Die weltweite Metallproduktion verursacht rund zehn Prozent der globalen CO₂-Emissionen. Wasserstoff gilt als einer der wichtigsten Bausteine für eine klimafreundliche Metallproduktion. Die konventionelle Metallproduktion verlässt sich auf Kohlenstoff, um Metalle aus Metalloxiden zu gewinnen. Dabei entsteht klimaschädliches CO₂ als Nebenprodukt. Um dies zu vermeiden, kann Wasserstoff anstelle des Kohlenstoffs eingesetzt werden. Doch die Herstellung von reinem Wasserstoff ist teuer und energieintensiv und erschwert damit seinen großflächigen industriellen Einsatz.

Die Alexander von Humboldt-Stiftung hat Dr. Kaitlyn Mullin mit einem Humboldt-Forschungsstipendium ausgezeichnet. Am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien wird sie untersuchen, ob leichter verfügbare Wasserstoff-Gasgemische genutzt werden können, um moderne metallische Werkstoffe kostengünstiger und ohne Qualitätseinbußen herzustellen.

Verunreinigungen als nützliche Bestandteile

Mullin will untersuchen, ob geringe Mengen anderer Gase wie Methan oder Stickstoff nicht als unerwünschte Verunreinigungen im Wasserstoff, sondern als Teil der Lösung betrachtet werden können.

„Wenn wir anstelle von reinem Wasserstoff Wasserstoff-Gasgemische verwenden könnten, ließe sich der Übergang zu einer nachhaltigen Metallproduktion deutlich beschleunigen. Darüber hinaus könnten diese Gasgemische bei kontrolliertem Einsatz zur Legierungsbildung beitragen und so das Metall gleichzeitig fester machen“, sagt Mullin. Die Herausforderung besteht darin, zu verstehen, wie sich die verschiedenen Elemente während der Metallherstellung verhalten und wie sie die Struktur der neu entstehenden Legierungen beeinflussen.

Mullin kombiniert experimentelle Untersuchungen mit modernen Modellierungsmethoden. So will sie herausfinden, wie Wasserstoff-Gasgemische mit Metallerzen wechselwirken und wie sich während der Verarbeitung neue Mikrostrukturen bilden. Eisenbasierte Werkstoffe dienen dabei als Modellsystem, da sie industriell von enormer Bedeutung sind und bei der Dekarbonisierung des Stahlsektors eine zentrale Rolle spielen. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten später auch auf andere metallische Werkstoffe und Herstellungsverfahren übertragen werden.

Über die Wissenschaftlerin und das Stipendium

Kaitlyn Mullin promovierte an der University of California, Santa Barbara (USA), wo sie Designstrategien für hochtemperaturbeständige Legierungen für die additive Fertigung entwickelte. Seit September 2025 forscht sie am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien. Für ihre wissenschaftliche Arbeit erhielt sie bereits mehrere Auszeichnungen, darunter das Graduate Research Fellowship der US-amerikanischen National Science Foundation, das ihre Promotion unterstützte. 2026 erhielt sie zudem den TMS-AIME Champion H. Mathewson Award für ihre Publikationen zur technischen Anwendung von Metallen.

Die Alexander von Humboldt-Stiftung fördert die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen herausragenden internationalen Forschenden und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Deutschland. Ihre Forschungsstipendien werden an Wissenschaftler mit außergewöhnlicher Qualifikation und einem eigenständigen Forschungsprofil vergeben. Da diese ihre Gasteinrichtung in Deutschland frei wählen können, ist die Auszeichnung sowohl für die Forschenden als auch für das gastgebende Institut eine besondere Anerkennung.