R2R − Vom Gestein zum Reagenz: Mechanistische und mechanochemische Untersuchungen zur Fluoridfreisetzung aus Fluorapatit.

• Antragstellerin: Dr. Johanna Schlögl
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 588244189

Fluor ist ein Schlüsselelement unserer modernen Welt. Zahlreiche Industriezweige, von der Pharmaindustrie und Landwirtschaft bis hin zu funktionellen Materialien und Energietechnologien, sind zunehmend auf neuartige fluorierte Moleküle angewiesen. Derzeit wird Fluor nahezu ausschließlich aus Flussspat gewonnen, einem Rohstoff, dessen Vorkommen voraussichtlich in den kommenden Jahrzehnten erschöpft sein werden. Fluorapatit (FAP), das natürlicherweise in großen Mengen in Phosphatgestein (phosphate rock, PR) vorkommt, stellt eine vielversprechende Alternative dar. Die Nutzung des im PR enthaltenen Fluorids wäre nicht nur eine nachhaltige Fluorquelle, sondern würde zugleich der Phosphorindustrie zugutekommen, indem die Bildung von HF bei der Herstellung von Phosphorsäure verhindert wird.Bislang existiert kein wirtschaftliches Verfahren zur Defluorierung von PR, was auf dessen Unlöslichkeit und hohe Gitterenergie zurückzuführen ist, welche das Material äußerst inert machen. Ziel des vorliegenden Projekts ist es mechanochemische Ansätze zur Aktivierung von FAP in PR zu evaluieren, um sowohl die Umwandlung in wertvolle und praktikable Fluorierungsreagenzien zu ermöglichen als auch fluoridfreies PR als sicheren Ausgangsstoff für die Phosphorsäureproduktion zu gewinnen. Dabei bauen wir auf früheren Arbeiten zur mechanochemischen Aktivierung von Flussspat auf und untersuchen die Übertragbarkeit dieser Methoden auf FAP in PR. Über anwendungsorientierte Untersuchungen hinaus werden grundlegende Studien durchgeführt, um ein genaueres Verständnis der Ca–F-Wechselwirkung in FAP zu gewinnen und dessen Potenzial als Quelle nukleophilen Fluorids zu bewerten. Dazu soll ein molekulares, lösliches FAP-Modell synthetisiert werden. Abschließend soll ein konzeptionell neuartiger Ansatz zur Aktivierung weitgehend inerter, schwerlöslicher Materialien wie Flussspat oder FAP untersucht werden. Dabei wird die mechanochemische Aktivierung mittels Prall- und Reibungskräften mit der Bindungsaktivierung durch frustrierte Lewis-Paare kombiniert, eine Strategie, die unseres Wissens bislang nicht untersucht wurde. Alles in allem, zielt das hier vorliegende Projekt darauf ab, zur Entwicklung einer nachhaltigen Fluorwirtschaft beizutragen.

• DFG-Verfahren: Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeberin: Professorin Véronique Gouverneur, Ph.D.