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TU Berlin

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Forschung

Auf der Suche nach der neuen Basis

Freitag, 12. Oktober 2012

Nachwachsende Rohstoffe sollen für chemische Prozesse nutzbar gemacht werden

Matthias Kraume leitet den Sonderforschungsbereich/Transregio, der sich mit langkettigen Rohstoffen, zum Beispiel aus pflanzlichen Ölen, beschäftigt
Lupe

Herr Professor Kraume, seit bald drei Jahren gibt es den Sonderforschungsbereich/Transregio „Integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen“ (InPROMPT) an der TU Berlin. Was sind die Forschungsschwerpunkte des Sonderforschungsbereiches?

Erdöl und andere Rohstoffe werden zusehends knapper. Für große Teile der chemischen Industrie ist das langfristig eine ernsthafte Herausforderung, da die Herstellung vieler Produkte von diesen Grundstoffen abhängt. Nachwachsende Rohstoffe werden als Ersatz immer wichtiger. Ihr Einsatz in der Produktion beinhaltet aber derzeit noch eine Reihe von Problemen. Basierend auf anderen Ausgangsstoffen überlegen wir uns daher im Sonderforschungsbereich, wie wir künftig bestehende chemische Produktionsnetzwerke durch den Einsatz verfügbarer nachwachsender Rohstoffe aufrechterhalten und nutzen können. Dabei konzentrieren wir uns auf flüssige langkettige Moleküle. Daraus sollen bekannte Produkte wie beispielsweise Waschmittel, Klebstoffe, verschiedene Plastika oder auch Kosmetika geformt werden.


Sie wollen also nicht die Produkte oder die Produktionswege verändern, sondern andere Rohstoffe verwenden?

Richtig, die heutigen Produktionsketten sollen auch künftig nicht grundlegend geändert werden. Vielmehr sollen die im Zentrum der Forschungen stehenden langkettigen Rohstoffe für diese bestehenden Prozesse einsetzbar gemacht werden.


An welche Rohstoffe denken Sie dabei?

Langkettige Rohstoffe sind im Wesentlichen aus Pflanzen gewonnene Öle, also flüssige Kohlenwasserstoffe. Die notwendigen Reaktionen müssen fast immer mit Katalysatoren durchgeführt werden, die idealerweise in Wasser gelöst vorliegen. Das Problem dabei ist, dass sich Wasser und die beschriebenen langkettigen Moleküle miteinander nahezu nicht mischen. Es bilden sich zwei flüssige Phasen, die zu aufwendigeren und schwierigeren Herstellungsverfahren führen. Wir wollen bei InPROMPT diese Prozessentwicklung systematisieren, vereinfachen und beschleunigen, sodass die effiziente Nutzung der nachwachsenden Rohstoffe im industriellen Einsatz erleichtert wird. Die Idee, auf Grundlage solcher Rohstoffe chemische Produkte herzustellen, ist keineswegs neu. Neu an unseren Arbeiten ist jedoch, die Entwicklung dieser Prozesse auf eine wesentlich effizientere Basis zu stellen. Wir wollen im Verbund auch den – gewaltigen – Schritt tun, vom kleinen Labormaßstab hin zu großen technischen Anlagen zu gelangen. Dazu gehören viele einzelne Auslegungsschritte, da müssen Stoffe gemischt, getrennt, wieder zurückgeführt oder aufbereitet werden.


Können Sie das an einem Beispiel erklären?

Nehmen Sie die Herstellung von Schnaps. Auch da wird ein flüssiges Naturprodukt durch mehrmaliges Verdampfen und Kondensieren so weit gereinigt, dass aus einer Flüssigkeit mit wenig Alkohol eine hochprozentige Spirituose entsteht. Eine vergleichbare chemische Umwandlung wollen wir auch erreichen.


Gibt es weitere Forschungsschwerpunkte?

Um für diese gerade beschriebene Produktion funktionsfähige und wirtschaftlich arbeitende Apparate bauen zu können, braucht man zwingend physikalisch-technische Grundlagen. Wichtig ist ebenso der Weg von der richtigen Auslegung hin zum tatsächlichen Prozess. Sie müssen sich das vorstellen wie eine Kiste voller Legosteine. Sie haben viele Möglichkeiten, aus den vorhandenen, unterschiedlichen Verfahrenselementen einen funktionierenden Prozess zu bauen. Es gibt viele Kombinationen dieser Bausteine, die alle zu einem Endprodukt führen. Wir wollen jedoch immer das effektivste, umweltfreundlichste und damit auch wirtschaftlichste Verfahren finden.


Wirtschaftliches Denken ist also ebenso gefragt?

Intensive Kontakte mit vielen Industrieunternehmen sind für unsere Forschung eine notwendige Grundlage. Ein Industriebeirat begleitet daher die Arbeiten bei InPROMPT und bringt die nötige „Industriesicht“ ein. Dadurch bleibt die Verknüpfung zu einer späteren Anwendung immer präsent. Natürlich müssen wir die Unternehmen davon überzeugen, dass unser Ansatz wirklich zu effizienten Prozessen führt.


Sie kooperieren aber nicht nur mit der Industrie?

Nein, der Verbund als solcher ist ja schon interdisziplinär und von Kooperation geprägt. Bei InPROMPT arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Projektbereichen Chemisch-Physikalische Grundlagen, Prozesstechnik und Systemtechnik zusammen. Neben der TU Berlin sind am Transregio noch die TU Dortmund und die Otto von Guericke Universität Magdeburg beteiligt. Ich freue mich sehr darüber, dass wir es geschafft haben, diese ausgewiesenen Experten unter das Dach der TU Berlin zu bekommen. Es hat über vier Jahre gedauert, bis wir den Antrag bei der DFG durchgebracht haben. An der TU Berlin alleine hätten wir zwar viele Mosaiksteine abdecken können, aber durch die beiden anderen Hochschulen haben wir die notwendige ergänzende Kompetenz in den Sonderforschungsbereich bekommen.


Diese Kooperationen nutzen auch Ihren Doktoranden?

Ich bin stolz, dass unsere Doktoranden im Sonderforschungsbereich gezwungen sind, über den Tellerrand des eigenen Themas hinauszublicken, als Teil des Systems mit anderen zu kommunizieren. Das weckt natürlich das Interesse anderer Einrichtungen, die gerne die bei uns ausgebildeten Forscherinnen und Forscher abwerben. Das ist einerseits eine hohe qualitative Auszeichnung für unsere wissenschaftliche Arbeit, aber wir sind andererseits auch immer etwas traurig, dass wir diese Leute aktuell nicht weiter in unsere Forschungen einbinden können.

Das Gespräch führte Rudolf Kellermann

Quelle: Hochschulzeitung "TU intern", 10/2012

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