Juniorprofessur Verfahrensentwicklung und Rohstoffwandel

Erdöl wird langfristig durch regenerative Energieträger wie Biokraftstoffe, Wasserstoff, Methanol oder gespeicherte elektrische Energie ersetzt. Für die Wertschöpfungsketten der chemischen Industrie, die seit jeher eng mit der Energiewirtschaft verknüpft sind hat dies entsprechende Folgen: der Hauptrohstoff der organischen Chemie, Erdöl, wird teilweise durch andere Kohlenstoffquellen ersetzt. Die C1-Chemie, bei der aus Erdgas, Biogas und chemisch recyceltem Kohlendioxid über Synthesegas und Methanol wichtige Grundprodukte hergestellt werden, wird an Bedeutung gewinnen.

Die Juniorprofessur beschäftigt sich grundsätzlich mit folgenden Fragen:

  • Welche neuen Produkte auf Methanol-Basis können produziert werden und Erdöl-basierte Produkte ersetzen?
  • Wie können Anlagen so geplant und betrieben werden, dass sie mit dem kontinuierlichen Rohstoffwandel harmonieren?
  • Welche Herausforderungen werden an die Methoden der Verfahrensentwicklung gestellt, um neue Routen im Rohstoffwandel schnell und flexibel zu bewerten?

Juniorprofessur Verfahrensentwicklung und Rohstoffwandel
JP Dr.-Ing. Jakob Burger

Forschungsthemen:

  • Formaldehyd & Folgeprodukte (C1-Chemie)
  • Weiße Biotechnologie
  • Reduzierte Modelle im Verfahrensentwurf
  • Mehrkriterielle Optimierung
  • Bewertung und Vergleich von Wertschöpfungsketten

Ausgewählte Projekte

Verfahren zur Herstellung umweltfreundlicher Dieselkraftstoffkomponenten

Poly(oxymethylen)dimethylether (OME) sind Oxygenate auf Basis Methan -> Methanol -> Formaldehyd. Sie enthalten Sauerstoff und können als Dieselkraftstoffadditive eingesetzt werden. Dabei mindern sie Ruß bereits während des Verbrennungsprozesses. Am Lehrstuhl werden verschiedene Syntheserouten und Verfahrenskonzepte untersucht und bewertet. Hierzu werden auch eine Reihe experimenteller Untersuchungen zur Synthese durchgeführt.

Entwicklung und Validierung eines Modells zur Abtrennung von Formaldehyd aus wässrigen, alkoholischen Mischungen

Formaldehyd ist ein wertvoller Synthesebaustein. Er oligomerisiert jedoch in wässrigen und alkoholischen Lösungen zu Poly(oxymethylen)glykolen und Poly(oxymethylen)hemiformalen, welche die Charakterisierung der Stoffsysteme komplex gestaltet. Am Lehrstuhl wurden bereits Reaktionsgleichgewichte und Kinetiken von Formaldehyd in unterschiedlichsten Lösungsmitteln vermessen. Diese sind die Grundlage für eine Reihe von Prozessauslegungen. Aktuell wird im Rahmen einer Industriekooperation an einem Simulationsmodell zur Abtrennung von Formaldehyd aus Mischungen, die neben Wasser auch bestimmte ein- und zweiwertige Alkohole enthalten, gearbeitet.

Hierarchische Modellierung, Simulation und Optimierung verfahrenstechnischer Prozesse

In der Konzeptphase der Verfahrensentwicklung sind oft nur wenige Informationen zu Stoffdaten verfügbar, so dass in manchen Verfahrensabschnitten nur reduzierte Apparatemodelle eingesetzt werden können. Diese müssen trotzdem die elementaren Gesetze der Physik und Chemie und die thermodynamischen Grenzen der Machbarkeit widerspiegeln. Im Rahmen des Projekts wird eine Familie solcher reduzierter Modelle bereitgestellt, die in eine Simulations-Software implementiert werden. In Simulation und Optimierung sollen Apparate-Modelle unterschiedlicher Modelltiefe miteinander kombiniert werden können.

Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Aufarbeitung von verdünnten wässrigen Systemen biotechnologisch hergestellter Produkte

In der chemischen Industrie werden Bioprozesse zur Herstellung von Produkten aus erneuerbaren Rohstoffen immer interessanter. Die Verfahren sind oft kostenintensiv, da die Produkte nach der Fermentation oft in komplexen verdünnten wässrigen Lösungen vorliegen. Im Rahmen des koordinierten EU-Projekts PRODIAS werden daher neue kosten- und energieeffiziente Aufreinigungsmethoden (Downstreamprozesse) für biotechnologisch hergestellte Produkte entwickelt.

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Letzte Änderung: 09.09.2016