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Der Einsatz von Miniplants

Jens-Uwe Repke ist der Nachfolger von Günther Wozny und forscht im Sonderforschungsbereich/Transregio InPROMPT

Jens-Uwe Repke
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Mit „Back to the roots“ könnte man die wissenschaftliche Karriere von Prof. Dr.-Ing. Jens-Uwe Repke überschreiben. Seit März dieses Jahres ist der Berliner Leiter des Fachgebiets Dynamik und Betrieb technischer Anlagen an der TU Berlin. Dort hat der Ingenieur schon bei seinem Vorgänger Prof. Dr.-Ing. Günther Wozny studiert, promoviert und sich habilitiert. Nach Aufenthalten am University College London (UCL) und am Institut national polytechnique de Toulouse, École Nationale Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques Et Technologiques (ENSIACET), war er Professor an der TU Bergakademie Freiberg.

An der TU Berlin erforscht und testet Jens-Uwe Repke mit verschiedenen Miniplants neue Prozesse für die chemische Industrie, unter anderem die Entwicklung neuer Produkte oder die Herstellung etablierter Produkte auf Basis neuer Rohstoffe. Eine weitere Forschungsaufgabe ist es, Prozesse beispielsweise in Kokereien oder in der Stahlindustrie zu verbessern und nachhaltiger zu machen. Dabei stehen die Abtrennung und die Reduzierung von Schadstoffen oder die Gewinnung von Rohstoff aus vermeintlichen Abfallströmen im Mittelpunkt. „Zudem arbeiten wir mit unseren Forschungsanlagen an der Gewinnung von Wertstoffen aus Prozessabwässern und testen die Verfahren unter nahezu realen Bedingungen in unseren Anlagen“, ergänzt er.

Eine der Anlagen, die als „Miniplant“ die Prozesse für große Industrieanlagen simulieren können
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Miniplants sind kleine Modellanlagen, die die in der Realität eingesetzten riesigen Anlagen im Kleinen nachbilden, um Vorgänge realistisch nachzuvollziehen und technische Veränderungen in der Arbeitsweise zu simulieren. Klein jedoch sind die Miniplants an der TU Berlin nicht! Die größten Modellanlagen können die Höhe mehrerer Stockwerke erreichen.

„Eine unserer großen Anlagen wird im Moment ausschließlich im Zusammenhang mit unserer Mitarbeit im Sonderforschungsbereich/Transregio 63 (SFB/TR 63) InPROMPT betrieben, in dem die TU Berlin Sprecherhochschule ist. Beteiligt sind die TU Dortmund, die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg sowie die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin und das Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg.

„Da solche Anlagen sowohl technisch als auch finanziell sehr aufwendig sind, wollen wir vermeiden, dass alte Anlagen komplett ausgetauscht und ersetzt werden müssen. Völlig neue Anlagen müssen nämlich auch weitgehend neu konzipiert werden“, sagt der Ingenieur. „Neben nachwachsenden pflanzlichen Ölen als Rohstoffen experimentieren wir derzeit vorwiegend mit Gasen, wie Biogas“, so Repke.

International nahezu einzigartig sind modular aufgebaute Miniplants, die teils sogar transportabel sind. Sie wurden am Fachgebiet Dynamik und Betrieb technischer Anlagen an der TU Berlin entwickelt. Die Modulbauweise erlaubt eine große Beschleunigung bei der Entwicklung solcher Anlagen und ermöglicht es, gezielt und in kleinem Maßstab neue technische Lösungsansätze zu testen. Durch die mögliche unterschiedliche Zusammensetzung einzelner Anlagenmodule entstehen je nach Bedarf und Aufgabe neue Miniplants, ohne dass immer wieder neue Einzelteile zum Bau nötig sind. Dies macht nicht nur die Forschung und Entwicklung effizienter, sondern spart auch Geld. Außerdem besteht mit diesen modularen Miniplants die Möglichkeit, Forschungsarbeiten auch bei industriellen Auftraggebern vor Ort durchzuführen. Allerdings lassen sich die erfolgreichen Miniplants nicht linear hochrechnen und problemlos in erheblich größere „reale“ Produktionsanlagen umwandeln.

Für InPROMPT sind Forschungen mit Miniplants eine der wesentlichen Grundvoraussetzungen, um zu belastbaren und nicht mehr auf Erdöl basierenden Ergebnissen für chemische Produkte zu kommen. Die von InPROMPT genutzte Miniplant-Anlage wird für eine Umsetzung von Kohlenwasserstoffen, sogenannten Alkenen, mit Wasserstoff und hochreaktivem Kohlenmonoxid eingesetzt. Dabei werden unerwünschte Nebenprodukte, die zwangsweise bei der Reaktion im Emulsionssytem entstehen können, von den gewünschten Produkten getrennt und zur Wieder- und Mehrfachverwendung aufbereitet. Die im Endeffekt entstehenden Produkte sind wertvolle Chemikalien, die für Produkte in vielen Bereichen wie etwa zur Herstellung unterschiedlicher Plastikartikel, von Kleb- oder Lederhilfsstoffen oder auch Kosmetika benutzt werden.

Für den Betrieb der Miniplants sind nicht nur die derzeit zwei Habilitanten und 25 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Team von Prof. Repke zuständig, sondern auch eine Reihe technischer Fachkräfte. Im Rahmen seiner Forschungsarbeiten kooperiert Prof. Repke mit Partnern an der TU Berlin sowie auf nationaler und internationaler Ebene. Zusätzlich betreut er auch noch einige Forschungsprojekte an der TU Bergakademie Freiberg.

Rudolf Kellermann, "TU intern" 20. Januar 2017

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