Paul Rößner

• Promoviert am 07.12.2022 in der Technischen Chemie zum Thema CO2 Elektrolyse
• Wissenschaftlicher Koordinator der Stuttgart Research Partnership CHEMampere seit 2021
• Aufbau einer Forschungsgruppe für chemische Energiespeicher seit 2021
• Teilprojektleitung des BMBF geförderten Wasserstoffinfrastrukturprojektes WAVE-H2

Interdisziplinäre Forschung an einer Plasma-Gaskonversionstechnologie für eine fossilfreie, zirkuläre Zukunft

Welche Technologien werden wir im Jahr 2100 in einer klimaneutralen Welt als Standard ansehen? Es werden Technologien sein, die klimaschädliches CO2 als Rohstoff nutzbar machen. Bestehende Ansätze stehen vor der Herausforderung, das chemisch inerte Molekül CO2 zu aktivieren. Das ist besonders schwierig, wenn der Prozess direkt mit Strom aus erneuerbaren Quellen betrieben wird, da der Prozess der Energieübertragung auf das Gasmolekül mit hohen Verlusten verbunden ist.

Hier setzt die Plasma-Technologie an. Strom wird direkt in das Gas eingeleitet, wodurch eine Gasentladung entsteht, ähnlich einem Blitz, und die Gasmoleküle aktiviert werden. Dies ermöglicht chemische Reaktionen, die deutlich höhere Energieeffizienzen aufweisen als bisher verbreitete Verfahren. Diese verbesserte Energieeffizienz ist der Schlüssel für eine skalierbare, ressourceneffiziente Technologie mit weitreichendem Impact.

Die wissenschaftliche und technische Herausforderung liegt in der Entwicklung eines Reaktors und der dazugehörigen Kontrolleinheit, um das Phänomen der Gasentladung in eine skalierbare und ressourceneffiziente Technologie zu überführen. Es müssen völlig neue Reaktorkonzepte erforscht und entwickelt werden, die den Kontakt zwischen Entladung und Gasstrom ermöglichen. Darüber hinaus ist eine präzise Kontrolle der Entladungsleistung durch elektrotechnische Methoden notwendig, um die Energiemenge auf ein effizientes Maß zu reduzieren, aber genug Energie in das Gas einzukoppeln, um die gewünschten chemischen Reaktionen zu ermöglichen. Eine technische Herausforderung besteht darin, dass der gewünschte Betriebspunkt in einem physikalisch instabilen Zustand der Plasmaentladung liegt und nur durch gezielte elektrotechnische Regelungs- und Steuerungsmethoden aufrechterhalten werden kann.

Diese Herausforderungen können nur durch den interdisziplinären Einsatz von Methoden aus der Plasmaphysik, Plasmachemie, Reaktionstechnik und Elektrotechnik bewältigt werden. Die Kompetenzen müssen innerhalb einer Arbeitsgruppe gebündelt werden, um etwa die Wechselwirkung zwischen der chemischen Reaktion und der Gasentladung zu verstehen und daraus Lösungen für die elektrotechnische Steuerung zu entwickeln. Eine Analyse der Fachliteratur zeigt, dass es kaum Forschungsarbeiten gibt, die all diese Disziplinen kombinieren. Dies konstatiert auch ein Reviewartikel des global agierenden Konzerns Johnson Matthey, in dem es heißt:

 „[…] a key challenge for the field of plasma catalysis is to assemble teams with the relevant knowledge and skills in their own area of expertise that can work together and communicate ideas to initiate and progress the technology.“

Globale Relevanz und gesellschaftlicher Impact

Das hoffnungsvolle Szenario einer klimaneutralen Welt im Jahr 2100 erfordert konsequentes und mutiges Handeln im Jahr 2025. Mit meiner Expertise aus Projekten wie CHEMampere, WAVE-H2 und der Begleitung des Spin-Offs Cyclize möchte ich eine Technologie entwickeln, die echten Impact hat. Die Plasma-Technologie ermöglicht global vielfältige Anwendungen und adressiert durch die Herstellung fossilfreier Chemikalien direkt den Industriesektor, der etwa 10 % der globalen Emissionen verursacht. Indirekt wird durch Stickstoffaktivierung für die Ammoniaksynthese und Wasserstoffproduktion aus biogenen Reststoffen auch der Energie- und Lebensmittelsektor adressiert – Bereiche, die etwa 86 % der Emissionen betreffen.

Einbettung in universitäre Strukturen und Kooperationen

Meine Forschung ist tief in die Strukturen der Universität Stuttgart eingebettet und steht im Einklang mit dem Leitbild des „Stuttgarter Wegs“, der interdisziplinäre Forschung und die Verbindung von Grundlagen- und anwendungsorientierter Wissenschaft fördert. Als wissenschaftlicher Koordinator von CHEMampere arbeite ich mit Instituten der Universität, sowie externen Forschungseinrichtungen, wie ZSW, DLR und Fraunhofer zusammen, um nachhaltige und CO2-neutrale Technologien zur Elektrifizierung der chemischen Industrie zu entwickeln.

In meiner Rolle als Teilprojektleiter von WAVE-H2 gehe ich über die reine Entwicklung neuer Laborinfrastruktur hinaus. Meine Vision ist es den Forschungsneubau in direkter Nachbarschaft zur ARENA 2036 zu einem Zentrum für zukunftsweisende Forschung und Lehre zu etablieren. Die Grundsteinlegung im September 2024 mit Frau Steiger und Herrn Middendorf hat mich bestärkt dieses Projekt zu einem Zentrum mit starker Anziehungskraft für Studierende zu entwickeln und so zukünftigen Fachkräften eine exzellente und zukunftsweisende Bildung und Ausbildung zu bieten. Dadurch leistet es nicht nur einen bedeutenden Beitrag zur wissenschaftlichen Exzellenz und Innovationskraft der Universität Stuttgart, sondern stärkt auch die Wirtschaft und Industrie durch den Austausch mit innovativen Firmen.

Ein solches Zentrum würde die Universität als führenden Standort für nachhaltige Technologien weiter etablieren und gleichzeitig entscheidende Impulse für die Ausbildung der nächsten Generation von Ingenieurinnen und Ingenieuren setzen. Es wird ein Knotenpunkt für Kooperationen zwischen Wissenschaft und Industrie, der sowohl regional als auch national von großer Bedeutung sein wird. Erste Gespräche mit dem Green Office, STUVUS und CBS fanden statt, um bestehende Strukturen zu stärken und Synergien zu nutzen.

Zukunftsvision und Beitrag zur Wissenschaft

Die Ansiedlung einer interdisziplinären Nachwuchsgruppe an der Schnittstelle von Plasmaphysik, Chemie, Elektrotechnik und Reaktionstechnik stellt einen entscheidenden Paradigmenwechsel in der strategischen Ausrichtung von Forschungsgruppen dar, um den zukünftigen Problemstellungen gerecht zu werden. Angesichts der immer komplexer werdenden Herausforderungen in Wissenschaft und Gesellschaft wird es zunehmend notwendig, disziplinäre Grenzen zu überwinden und vernetztes Arbeiten zu fördern. Nur durch eine solche interdisziplinäre Herangehensweise können nachhaltige und innovative Lösungen entwickelt werden, die der wachsenden Komplexität zukünftiger Herausforderungen gerecht werden.

Mit meiner umfangreichen Erfahrung und fachlichen Kompetenz bin ich bestens vorbereitet, eine solche Gruppe aufzubauen. Ich bringe nicht nur das technische Know-how mit, sondern auch die Fähigkeit, nachfolgenden Fachkräften die notwendigen interdisziplinären Kompetenzen und Kommunikationsfähigkeiten zu vermitteln. Diese Gruppe wird nicht nur die Forschung vorantreiben, sondern auch eine neue Generation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ausbilden, die in der Lage sind, die Herausforderungen der Zukunft effektiv zu meistern.

ORCID: 0000-0002-2648-6446

Gesamtzahl: 14

Originalarbeiten mit peer-review: 11

H-Faktor: 5

Peer Reviewed:

2025: Kaufmann, Rößner, Birke, Closing the carbon cycle in plasma-based CO2 splitting - a techno-economic perspective, Chemie Ingenieur Technik, 2025

2025: Seithümmer, Dubiel, Kaufmann, Haripriya, Rößner, Birke, Direct Air Capture via Counter-Current NaOH Absorption System: Evolution of pH for Subsequent Plasma-Enhanced CO₂ Utilization, Chemie Ingenieur Technik, 2025

2024: Kaufmann, Haripriya, Buschmann, Rößner, Birke, Reaction-Engineering Approach for Stable Rotating Glow-to-Arc Plasma—Key Principles of Effective Gas-Conversion Processes, Catalysts, 2024

2024: Kaufmann, Bender, Rößner, Renninger, Stein, Seithümmer, Birke, Techno-economic potential of plasma-based calcium looping for CO2 capture and utilization in power-to-liquid plants, Journal of CO2 Utilization, 2024

2024: Kaufmann, Bender, Rößner, Renninger, Stein, Seithümmer, Chinnaraj, Birke, Reaction-Engineering Approach for Stable Rotating Glow-to-Arc Plasma—Key Principles of Effective Gas-Conversion Processes, Journal of CO2 Utilization, 2024

2024: Seithümmer, Lutz, Kaufmann, Chinnaraj, Rößner, Birke, Powering the future: Germany’s Wasserstoffstrategie in the transition to climate neutrality–case study on green hydrogen for the chemical industry, Energy Advances, 2024

2023: Kaufmann, Rößner, Renninger, Lambarth, Raab, Stein, Seithümmer, Birke, Techno-Economic Potential of Plasma-Based CO2 Splitting in Power-to-Liquid Plants, Processes, 2023

2021: Renninger, Rößner, Stein, Lambarth, Birke, Towards High Efficiency CO2 Utilization by Glow Discharge Plasma, Processes, 2021

2020: Neuman, Albold, Ferretti, Chandra, Steinhauer, Rößner, Meyer, Doctorovich, Vaillard, Sarkar, Cobalt corroles as electrocatalysts for water oxidation: Strong effect of substituents on catalytic activity, Inorganic Chemistry, 2020

2019: Bienen, Kopljar, Löwe, Aßmann, Stoll, Rößner, Wagner, Klemm, Utilizing Formate as an Energy Carrier by Coupling CO2 Electrolysis with Fuel Cell Devices, Chemie Ingenieur Technik, 2019

2019: Lust, Rößner, Brennenstuhl, Klemm, Plietker, Eicker, Decentralized city district hydrogen storage system based on the electrochemical reduction of carbon dioxide to formate, Atlantis Highlights in Engineering, 2019

Vorträge:

2025: Reaction Engineering Approach for Plasma-Based Gas Conversion, Lecture Annual Meeting on Reaction Engineering 2025, Würzburg

2024: Driving Change: The Role of Plasma Technology for Sustainable Chemical Processes; Gastvortrag an der Universität Lissabon; Arbeitsgruppe Paulo Martinho

2024: Plasma Technology for Sustainable Chemical Processes, Gastvortrag im Rahmen des Plasma Catalysis Workshop, UAntwerp

2023: CO2 neutral concrete and sustainable fuels and chemicals produced in a novel plasma-based process, PlasmaTech Lissabon

2023: Lecture on Plasma based gas conversion for sustainable processes; Gastvortrag an der Universität Antwerpen in den Gruppen PLASMANT and LADCA Prof. Bogaerts und Prof. Meynen          

2022: Carbon-Neutral Concrete and Sustainable Fuels and Chemicals Produced via an Innovative Plasma Process, CO2PIONEER Krakow

2022: Plasma based CO2 Utilization – A Comparison, PlasmaTech Barcelona

2022: CHEMampere Technologies, 1. Plasmatag Stuttgart (Selbstorganisiertes Fachsymposium)

Buchkapitel:

2025: Rößner, Birke, Power-to-X Technology for Decarbonizing Non-Land Transportation, Heating, and Chemical Industry, in publication, World Scientific Publishing Co Pte Ltd, 2025

Poster:

2025: Minas, Kaufmann, Rößner, Birke, Lang, Klemm, Design of Catalytic DBD Plasma Reactors for the Production of NH3 from N2 and H2, Jahrestagung Reaktionstechnik Würzburg 2025

2024: Kaufmann, Rößner, Renninger, Seithümmer, Birke, Techno-economic analysis in Plasma Power to X applications, Jahrestagung Reaktionstechnik Würzburg 2024

2024: Rößner, Friedrich, Sauer, Birke, Klemm, Poster, Technologies for Sustainable Chemical Production with Renewable Electricity and CO2, N2, O2, and H2O, GeCats Infoday Electrification of the Chemical Industry, DECHEMA Haus Frankfurt 2024

2023: Rößner, Electrochemical Carbon Dioxide Reduction to Formic Acid in a Flow Cell using Molecular Catalysts, Cuvillier Verlag, 2023

2023: Rößner, Kaufmann, Seithümmer, Poster, CO2-Loop using Carbon Capture and Plasma Technology for Synthetic Fuel and Sustainable Cement Production, Conference on CO2-based Fuels and Chemicals 2023

2019: Rößner, Klemm, The Power to Formate - electrochemical CO2 reduction in a Flow Cell - Electrocatalysis meets reaction engineering, Infotag Elektrochemische Reaktionstechnik DECHEMA Haus Frankfurt, 2019

2019: Rößner, Klemm, The Power to Formate- Why store Energy in Formate? Concept of a Hydrogen Battery, Jahrestagung Reaktionstechnik Würzburg 2019

Mitwirkung in Drittmittelprojekten

2021 – heute: 6 Mio. €; WAVE-H2; BMBF; Teilprojektleitung Innovationsmodule operative Bauherrenvertretung, Planung eines Forschungsgebäudes mit Laboren, Koordination der Planung, Ausschreibung und Ausführung über alle Leistungsphasen

2023 – heute: 0,5 Mio. €; PlasmaFly; BMDV; Akquise und Projektleitung eines Forschungsprojekts als Verbundkoordinator (5 Projektpartner)

2021 – heute: 0,35 Mio. €; BlueFire; Vectorstiftung; Projektleitung Forschungsprojekt

2022 – heute: Mitwirkung an Drittmittelanträgen mit einem Gesamtumfang von über 17 Mio. € bei DFG, BMBF, ZIM, Invest-BW, BMDV, Vector-Stiftung, Werner-Siemens Stiftung

2016 – 2022: Vorarbeiten zum SFB1333 am Institut für Technische Chemie

2025: Design Thinking Challenge als fachübergreifende SQ in Kooperation mit den Stadtwerken Stuttgart und der ARENA2036 (Design Factory)

2024 – heute: Vorlesung „Engineering Materials“ für Masterstudiengang Electrical Engineering

2023 – heute: Gastvorlesung (4x) „Energiespeicher“ Studiengang Nachhaltige Energie- und Verkehrssysteme, Prof. Po Wen Cheng

2023: CHEMampere Academy - Entwicklung eines Bildungsangebots für Studenten im Bereich nachhaltige Chemie

2021 – heute: Co-Betreuung von drei Doktorarbeiten (Dr.-Ing.)

2021 – heute: Übung Engineering Materials für den Masterstudiengang Electrical Engineering

2021 – heute: Betreuung externer studentischer Arbeiten am Fraunhofer IPA und DLR

2017 – 2020: Betreuung von sechs studentischen Arbeiten, davon drei Masterarbeiten

2017 – 2019: Betreuung von Bachelorstudenten im Pflichtpraktikum Technische Chemie

2021 – heute: Wissenschaftler Aufbau der Forschungsgruppe Power to X am Institut für Photovoltaik, Elektrische Energiespeichersysteme unter Prof. Dr.-Ing. Birke

2021 – heute: Wissenschaftlicher Koordinator der Forschungsinitiative CHEMampere

2016 – 2022: Doktorand gefördert durch ein Stipendium der Landesgraduiertenförderung Baden-Württemberg am Institut für Technische Chemie, Prof. Dr.-Ing. Klemm zum Thema „ Electrochemical Carbon Dioxide Reduction to Formic Acid in a Flow Cell using Molecular Catalysts” verteidigt am 07.12.2022 (magna cum laude), veröffentlicht im Cuvillier Verlag.

Wissenschaftliche Weiterbildung

2021: Online-Kurs der Universiteit Leiden Prof. Griffith „Political Economy of Institutions and Development“

2019: Fundamental Aspects and Common Principals of Catalysis, South German Catalysis Institute

2018: Lehrgang „Small Bore Expert Training SBEx” der Firma Parker Hannifin

2017: Blockkurs: Technologies and Resources for Renewable Energy: From Wind and Solar to Chemical Energy Storage, Karlsruhe Institute of Technology

2016: Lehrgang “Thermogravimetric Analysis and Differential Scanning Calometry” Netzsch Individual Training

2015: Workshop: Prof. Dr. Dr. h.c. Ortwin Renn „Conflict-Theory and -Resolution“

Weiterbildung Führung und Didaktik

2023: Leadership Programm der Universität Stuttgart Dr. Karen Dittmann „Wissenschaftliche Arbeitsorganisation in Forschungsteams“

2020: Gradus Kurs Universität Stuttgart Prof. Bronner „Successful Leadership for Junior Research Group Leaders“

2017: Gradus Kurs Universität Stuttgart Dr. Richter „Wissenschaftsethik“

2015: Ringvorlesung: Business Start-up, University of Stuttgart 

2014: Workshop: Dr. Aparicio „Education, Culture and Society: Advances and Dilemmas of social Development in a Globalization Context“ PH Ludwigsburg

2014 – 2016: Master of Science, Chemie, Universität Stuttgart, Institut für Technische Chemie

Master-Thesis: Characterisation & Optimisation of Gas Diffusion Electrodes for Electrochemical Reduction of CO ₂

2010 – 2014: Bachelor of Science, Chemie, Universität Stuttgart, Institut für Polymerchemie

Bachelor-Thesis: Tandem-Polymerization

2020: Ehrenurkunde über 25. Blutspende der Landeshauptstadt Stuttgart

2018: Ehrenamtliches Vorstandsmitglied der Bürgerinitiative "Projektgruppe Stadtbelebung e.V."

seit 2017: Ersthelfer am Institut für Technische Chemie, sowie am Institut für Photovoltaik

2010 – 2013: Mos Eisley Stuttgart; Gastronomie – Servicekraft zur Studienfinanzierung

2010: Vollzeitkraft Innenstadtkinos Stuttgart zwischen Abitur und Studienbeginn

2022: Gerlinger Preis für exzellente Promotionen im Bereich der CO ₂ Reduktion

2016: Promotionsstipendium der Landesgraduiertenförderung Baden-Württemberg

Wissenschaftliche Dienstleistungen

2024: Aktives Mitglied der NaWuRet NachwuchsReaktionstechnik der DECHEMA

2024: Organisationsunterstützung des Tutzing Symposiums 2026 zum Thema Elektrifizierung der Chemieindustrie

2023: Koordination eines Antrags auf die Jahrhundertausschreibung der Werner-Siemens Stiftung, an der 16 Universitätsinstitute und externe Partner wie das DLR, das Fraunhofer-Institut IPA und das ZSW beteiligt waren

2023: Geladenes Mitglied einer Promotionsjury an der Universität Antwerpen

2023: Erstellung eines Gutachtens für eine Fachzeitschrift

2022: Organisation und Moderation eines eintägigen Fachsymposiums mit allen Plasmaforschenden der Universität Stuttgart

2021 – heute: Organisation und Moderation von 23 CHEMampere Kolloquien

Mitgliedschaften

DECHEMA, NaWuRet, GDCh, eMobil, SUNER-C