Max-Planck-Institut für Chemie

Das Max-Planck-Institut für Chemie erforscht das System Erde und chemische Prozesse der Atmosphäre sowie die Wechselwirkungen zwischen Luft, Wasser, Erde und Mensch. Ziel ist ein integrales Verständnis der chemischen Prozesse im Erdsystem. Derzeit sind etwa 270 Mitarbeiter in vier Abteilungen und weiteren Gruppen am Institut beschäftigt.

Die Wissenschaftler experimentieren nicht nur im Labor, sondern sammeln auch Proben und Daten auf Forschungsreisen mithilfe von Flugzeugen, Schiffen und Messfahrzeugen. Ergänzt werden die praktischen Arbeiten durch mathematische Modelle, welche chemische, physikalische und biologische Prozesse und Veränderungen von der molekularen bis zur globalen Ebene simulieren.

Vorläufer unseres Instituts ist das 1912 in Berlin-Dahlem eröffnete Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie. Es wurde 1949 in die neu gegründete Max-Planck-Gesellschaft übernommen und als Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz neu aufgebaut. Zu Ehren unseres ehemaligen Direktors und Präsidenten der Max-Planck-Gesellschaft Otto Hahn trägt das Institut den Zweitnamen Otto-Hahn-Institut.

Abteilung Biogeochemie
Experimentelle Untersuchungen zum Austausch von Spurengasen und Aerosolen zwischen Biosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre stehen im Mittelpunkt der Forschung in der Abteilung Biogeochemie von Prof. Dr. Meinrat O. Andreae. Gegenwärtige Schwerpunkte des Interesses sind: Emissionen aus Biomasseverbrennung; Aerosole und ihr Einfluss auf das Klima; Auswirkung von Feuer auf Wald- und Savannenökosysteme; Physiologie der Pflanzen und biogene Emissionen von Kohlenwasserstoffen und Schwefelverbindungen; Spurengase und Landnutzung in tropischen und gemäßigten Breiten; Emissionen von Spurengasen aus den Ozeanen; globale Kreisläufe von Spurenstoffen. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Untersuchung des Amazonasgebietes. Eine weitere Arbeitsgruppe untersucht Materie unter extrem hohem Druck (4 Millionen Atmosphären), um Stoffumwandlungen zu beschreiben.

Abteilung Chemie der Atmosphäre
Die Forschungsschwerpunkte in der Abteilung Chemie der Atmosphäre (Prof. Dr. Jos Lelieveld) konzentrieren sich auf Ozon und andere Photooxidantien in der Atmosphäre, ihre chemischen Reaktionen und globalen Kreisläufe. Die Untersuchungen erfordern äußerst empfindliche Messungen von Vorprodukten des Ozons, von wichtigen Zerfallsprodukten der Kohlenwasserstoffe und von Radikalen, um chemische Reaktionsketten charakterisieren zu können. Diese Prozesse werden durch kinetische und photochemische Messungen im Labor, durch in situ- und Fernerkundungsmessungen untersucht. Weitere Aktivitäten umfassen die Entwicklung numerischer Modelle zur Beschreibung meteorologischer und chemischer Prozesse in der Atmosphäre, um die komplexen atmosphärischen Wechselwirkungen zu simulieren. Die Modelle werden durch intensive Feldmessungen am Boden, von Schiffen, Flugzeugen und Satelliten aus überprüft.

Abteilung Partikelchemie
Die Abteilung Partikelchemie von Prof. Dr. Stephan Borrmann, ist eine gemeinsame Forschungsgruppe des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Sie befasst sich mit der Erforschung der chemischen und physikalischen Prozesse, die die Entstehung von Wolken bestimmen (Wolkenbildergalerie). Der Einfluss von Wolken und Aerosolpartikeln auf das Klima gehören zu den noch unzureichend verstandenen klimarelevanten Prozessen. Wolken in großer Höhe (polare Stratosphärenwolken) spielen darüber hinaus eine bedeutende Rolle bei der Ozonzerstörung über den Polen. Um die Bildung von Wolken bzw. Wolkenkondensationskeimen aus Aerosolpartikeln zu untersuchen, werden Aerosol- und Wolkenparameter wie chemische Zusammensetzung, Größenverteilung, Ladung usw. gemessen. Hierzu werden sowohl Laborexperimente wie auch bodengestützte und flugzeuggetragene Feldmessungen durchgeführt. Bei der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung werden vor allem massenspektrometrische Methoden eingesetzt, bei der Messung der Größenverteilung optische Partikelzähler und elektrostatische Klassifizierer. Im vertikalen Windkanal am Institut für Physik der Atmosphäre der Johannes Gutenberg-Universität Mainz besteht zudem die Möglichkeit, einzelne Wolkentröpfchen auszuschweben und ihre dynamischen Eigenschaften zu untersuchen.

Abteilung Multiphasenchemie
Die Abteilung Multiphasenchemie (PD Dr. Ulrich Pöschl) untersucht chemische Reaktionen, Transportvorgänge und Umwandlungen zwischen verschiedenen Phasen bzw. Zuständen der Materie wie Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen. Solche Prozesse sind sowohl für die Erdsystem- und Klimaforschung als auch für die Lebens- und Gesundheitswissenschaften von Bedeutung. Forschungsschwerpunkte sind biologische und organische Aerosole, Aerosol-, Wolken- und Niederschlags-Wechselwirkungen, Atmosphären-Oberflächen-Austauschprozesse sowie der Einfluss von Luftschadstoffen auf Proteine und Allergien. Mit Hilfe von Laborexperimenten, Feldmessungen und Modelsimulationen arbeiten die Forscher daran, den Ablauf von Multiphasenprozessen und ihre Auswirkungen von der molekularen bis zur globalen Ebene aufzuklären.

Zurzeit gibt es am Institut vier weitere wissenschaftliche Arbeitsgruppen: Die Gruppe Satellitenfernerkundung um Prof. Dr. Thomas Wagner analysiert Satellitenspektren, um auf tropo- und stratosphärische Spurengase zurückzuschließen. Die Forschungsgruppe ORCAS von Dr. Frank Keppler untersucht die Bildung von klimarelevanten flüchtigen organischen Verbindungen und deren Lebenszyklus. Der wissenschaftliche Schwerpunkt der Gruppe um Dr. Ivonne Trebs ist die Erforschung reaktiver Stickstoffverbindungen in tropischen Umgebungen. Dr. Luc Vereecken ergänzt im Bereich der theoretischen atmosphärischen Chemie experimentell ermittelte Daten durch theoretische Modelle.