Projekte

Hintergrund
Die Synthese von Basischemikalien, wie Dimethylether (DME), Dimethoxymethan (DMM) und Methylformiat (MF) sind großindustrielle Prozesse, die hohe Treibhausgasemissionen durch die Verwendung fossiler Rohstoffe und die benötigten hohen Prozesswärmen verursachen. Für die nachhaltige Herstellung der Chemikalien kann alternativ klimaneutrales Methanol aus grünem Wasserstoff, der durch regenerative Energie gewonnen wird, eingesetzt werden. Der Transformationsprozess der chemischen Industrie bietet den KMUs in Sachen-Anhalt die Chance, durch regionale Produktion den zukünftigen Bedarf an Basischemikalien, sowie deren Lieferketten zu sichern. Um den Technologietransfer zu gewährleisten, sind vor allem Forschung und Entwicklung im öffentlichen Sektor essentiell.

Projektziele
Im Projekt soll eine Wertschöpfung des grünen Wasserstoffs und seiner Folgeprodukte realisiert werden, indem grünes Methanol zu DME, DMM und MF umgewandelt wird. Dazu wird erstmals eine synergetische Integration eines bereits entwickelten -Katalysators (4,8%) mit einer inerten Membran in Membranreaktoren mit ausschließlich partikulären Katalysatorschüttungen realisiert. Dadurch wird eine gezielte Reaktionslenkung und damit Selektivitätskontrolle durch eine getrennte, verteilte Dosierung von Methanol und Sauerstoff gegenüber dem konventionellen Festbettreaktor erreicht. Das Ziel des Projektes ist, Synergien zwischen kommerziellen Membranen und dem Katalysator aufzuzeigen. Wissenschaftliche Grundlage dafür sind umfassende kinetische Studien und die Entwicklung mechanistischer kinetischer Modelle, die der Evaluation des Reaktorsystems dienen. Abschließend sollen die modellbasierten Ergebnisse experimentell validiert werden.
Aus grünem Methanol werden somit drei Wertprodukte gewonnen, die Anwendung in der chemischen Industrie finden. Das Produktspektrum kann durch Temperatursteuerung und intelligente Reaktionsführung in Membranreaktoren gezielt gelenkt werden.

Arbeitsplan
Zur gezielten Steuerung der Selektivität der Reaktion(en) werden ausgewählte, kommerziell etablierte, leicht up-skalierbare Membranen hinsichtlich des Stofftransports untersucht. Anschließend wird die geeignetste Membran umfassend charakterisiert und der Stofftransport durch die Membran modelliert, um Aussagen zur Kompatibilität zwischen Kinetik des transmembranen Stofftransports und der Reaktion zu treffen. Mit der ausgewählten Membran und dem entwickelten -Katalysators werden experimentelle und modellbasierte Untersuchungen zur mechanistischen Reaktionskinetik einschließlich Deaktivierungsmechanismen durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen soll eine Modellierung der Membranreaktoren im Hinblick auf optimale Betriebsbedingungen und mit dem Ziel eines potentiellen up-Scalings erfolgen. Dazu werden in 1D-Membranreaktormodellen Reaktionsbedingungen in Einkanal-Membranreaktoren bewertet und optimiert. Die komplexere Betrachtung von Mehrkanalmembranreaktoren erfolgt in 2D-Simulationen via Comsol®. Abschließend erfolgt die experimentelle Validierung der ermittelten optimalen Betriebsbedingungen für Ein- und Mehrkanal-Membranreaktoren (Labormaßstab) sowie Untersuchungen zur Langzeitstabilität mit realen Feeds. Die Ergebnisse bzw. aufgezeigten Defizite und Entwicklungspotentiale liefern die Grundlage für weitere Membran- und Katalysatorentwicklungen in Folgeprojekten gemeinsam mit der Industrie zur Optimierung der Kompatibilität von transmembranen Stofftransport und Reaktionskinetik. Damit stehen detaillierte Informationen für einen Wissens- und Technologietransfer zur Verfügung, die von potentiellen industriellen Anwendern in Mitteldeutschland zur Entwicklung genutzt werden können.
Das entwickelte Know-how aus diesem Projekt steht für weitere, neue Reaktionen zur Verfügung, um auf einer erneuerbaren Rohstoffbasis grüne Basischemikalien regional in Sachsen-Anhalt zu produzieren.

Zur Erreichung des Projektziels sind folgende 4 Arbeitspakete geplant:

• AP1: Kinetik des Stofftransports in Membranen
• AP2: Kinetik und mechanistische Modellbildung der Reaktion am Katalysator
• AP3: Modellierung, Simulation & Optimierung von Membranreaktoren
• AP4: Experimentelle Validierung von Membranreaktoren für Einkanal- & Mehrkanalmembranen im Labormaßstab

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Das Projekt "multiPS: Nachhaltige Wertschöpfung von Molkerei-Nebenströmen – Innovative multienzymatische Präbiotika-Synthesen" zielt darauf ab, Molkerei-Nebenströme zur nachhaltigen Herstellung von Galactooligosacchariden (GOS) zu nutzen. Durch den Einsatz mehrerer Enzyme werden innovative Ansätze zur Verbesserung der Ausbeute und Reinheit von GOS erforscht. Diese Methoden versprechen eine effizientere Rohstoffnutzung, höhere Produktqualität und verbesserte Nachhaltigkeit in der Lebensmittelproduktion.
Unter der Leitung von Dr. Christin Fischer und Professor Dr. Christof Hamel verfolgt das Projekt zwei Hauptziele. Erstens soll die nachhaltige Nutzung von Molkerei-Nebenströmen zur Wertschöpfung beitragen, Ressourcen schonen und Abfälle minimieren, indem wertvolle Rohstoffe in nützliche Präbiotika umgewandelt werden. „Bei der Käseproduktion entstehen große Mengen Molke, die reich an wertvollen Rohstoffen wie Milchzucker und Eiweißen sind“, erklärt Professor Christof Hamel. „Unser Ziel ist es, diese Rohstoffe effizient zu nutzen und in wertvolle Präbiotika umzuwandeln.“
Zweitens wird die Qualität und Effizienz der Präbiotika-Herstellung durch die Kombination von vier verschiedenen Enzymen verbessert. Diese Kombination erhöht die Ausbeute und Reinheit von GOS. Durch die Kombination verschiedener Enzyme können wir die Nebenprodukte Laktose und Glukose in wertvolle Produkte umwandeln, die in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie eingesetzt werden können. Dies führt zu einer höheren Reinheit des GOS-Produkts und einer verbesserten Vorhersagbarkeit der Süßkraft.
Das Projekt eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für die Lebensmittelindustrie und Verbraucher. Nach Abschluss des Projekts wird ein Entscheidungsbaum zur Verfügung stehen, der es ermöglicht, ausgehend vom Rohstoff und der gewünschten Produktreinheit, die benötigten Enzyme und Prozessparameter abzulesen. Molkereibetriebe können so ihre bisher ungenutzten Nebenströme aus der Käseherstellung einer Wertschöpfung zuführen, entweder als Zwischenprodukt weiterverkaufen oder ihr Portfolio um präbiotische Produkte erweitern. GOS sind Präbiotika, die positive Effekte auf die Darmgesundheit haben. GOS werden bevorzugt von Bifidobakterien und Laktobazillen umgesetzt. Die dadurch veränderte Darmumgebung verhindert, dass sich schädliche Keime an die Darmwand anheften können, erklärt Professor Hamel.
Detailliertere Informationen folgen in Kürze

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Um nachhaltig den Bedarf von Industrie und Konsumenten in der Gesellschaft an bereits etablierten Produkten zu decken, ist eine neue Rohstoffbasis und Weiterentwicklung der konventionellen Herstellungsverfahren notwendig. Damit zukünftig Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen und mit Hilfe von erneuerbaren Energien hergestellt werden können, ist die Entwicklung neuer Materialien in Form hocheffizienter katalytischer und membranbasierter Technologien unerlässlich. Beide Technologien finden synergetisch, gekoppelt in katalytischen Membranreaktoren Anwendung.
Für die Entwicklung von innovativen, ressourcenschonenden Membranreaktoren ist insbesondere die Kopplung zwischen transmembranem Stofftransport und der Reaktionskinetik essenziell. Unter optimalen Bedingungen werden genauso viele Moleküle durch die Membran in die Reaktionszone transportiert, wie durch die Reaktion umgesetzt werden. Demzufolge ist die Kombination aus Katalysator und Membranmaterial sowie deren Abstimmung von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Membranreaktoren. Daher werden in diesem Projekt alle drei Teilaspekte Katalysatorentwicklung, Membranentwicklung und deren Kopplung in Membranreaktoren sowohl separat als auch in Kombination untersucht, bewertet und up-skaliert. Die Membranentwicklung wird durch die Rauschert Kloster Veilsdorf GmbH gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt, die Katalysatorentwicklung sowie die Kopplung der entwickelten Membranen und Katalysatoren in Membranreaktoren durch die Technische Chemie und Chemische Verfahrenstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Begleitet wird das Projekt durch die assoziierten Partner AECI Schirm GmbH, Chemiewerke Bad Köstritz GmbH und die OHplus GmbH.

In den einzelnen Entwicklungsstufen kommen sowohl experimentelle als auch simulationsbasierte Forschungsansätze zum Tragen, um die im Labormaßstab erzielten Ergebnisse in den Demonstratormaßstab zu übertragen und zu testen.

Ziel des Projekts ist es, ein optimiertes integriertes, multifunktionales System aus Katalysator- und Membranmaterial zu entwickeln, welches in einem Membranreaktor für die Selektivoxidation von grünem Methanol zu grünen Oxygenaten (Methylformiat, Dimethoxymethan und Dimethylether) erfolgreich angewendet wird.

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Die Katalyse ist eine der wichtigsten Technologien unserer Zeit, die die Nachhaltigkeit in der chemischen Industrie verbessern wird. Die Katalysatorforschung konzentriert sich eher auf Aktivität und Selektivität als auf die Stabilität des Katalysators. Letztere ist für die industrielle Umsetzung von entscheidender Bedeutung, bestimmt die Anschlussfähigkeit von Forschungsprojekten und ist für die Umstellung auf erneuerbare Energieträger unerlässlich. Insbesondere bei der homogenen Katalyse ist der Anteil der Stabilitätsstudien im Vergleich zur heterogenen Katalyse gering.

Das Hauptziel dieses Projekts ist es, ein tieferes Verständnis der Deaktivierungsmechanismen in der homogenen Katalyse zu erlangen und herauszufinden, wie die damit einhergehenden negativen Auswirkungen auf katalysierte Reaktionen bei kontinuierlichen Reaktionsprozessen vermieden werden können. Die vorgestellten 4 Deaktivierungsmodi werden im Rahmen dieses Projekts im Detail behandelt:

Modus 1: Langfristige Deaktivierung aufgrund inhärenter dynamischer Katalysatorkomplexreaktionen (Alterung)
Modus 2: Katalysatorverluste aufgrund von Auslaugung bei kontinuierlichen Prozessen einschließlich Katalysatorabtrennung/-rückführung
Modus 3: Deaktivierung aufgrund von Beschränkungen des Gas-/Flüssigkeitstransports
Modus 4: Verunreinigungsinduzierte Deaktivierung (inhärenter dynamischer Reaktorbetrieb)

Methodisch wird dies durch den Einsatz multispektroskopischer Messungen in Kombination mit fortschrittlicher chemometrischer Analyse während kinetischer und kontinuierlicher Experimente einschließlich Katalysatorabtrennung und -rückführung auf Prozessebene erreicht. Die daraus resultierenden zeitaufgelösten molekularen Daten von Katalysatorspezies und Reaktanten werden zur Entwicklung neuer mechanistischer kinetischer Modelle der Deaktivierung verwendet. Diese Modelle dienen als Ausgangspunkt für eine modellbasierte Prozesssteuerung und -optimierung durch Katalysatordosierungsstrategien als Gegenmaßnahme für negative Auswirkungen auf katalysierte Reaktionen, die in langfristigen, kontinuierlichen Reaktionskampagnen in Miniplants validiert werden sollen. Ein grundlegendes Verständnis und eine mathematische Beschreibung der Katalysatordeaktivierung ist die Basis für eine zukünftige Substitution von Rohstoffen in der chemischen Industrie.

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Die Elektrifizierung ist eine der Säulen der aktuellen Defossilisierungstrategien insbesondere für den Individualverkehr, was jedoch den Auf- und Ausbau der bestehenden Netzinfrastruktur für Strom und Wasserstoff erfordert. Luftfahrt, Schifffahrt und der Güterverkehr lassen sich nicht ohne weiteres Elektrifizieren, sodass die Branchen auf alternative und regenerative Kraftstoffe setzen. Das geplante Projekt zielt daher auf die Herstellung von grünem Methanol als klimaneutraler Roh- und Kraftstoff durch ein neuartiges Herstellungsverfahren für Methanol mittels eines Mikrowellenplasmas und der Nutzung von Biogas. Das so gewonnen Methanol kann direkt als Kraftstoff, in Brennstoffzellen oder zu Kerosin weiterverarbeitet, eingesetzt werden. Durch die geplante Direktsynthese mittels Mikrowellenplasma soll der energieintensive Zwischenschritt der Synthesegasgewinnung aus fossilem Erdgas und den damit verbundenen CO₂-Emmissionen eliminiert und Energie-/Betriebskosten signifikant reduziert werden Ziel des Projekts ist deshalb die Entwicklung und Testung eines geeigneten Mikrowellenplasmareaktors und Demonstration der Direktsynthese von Methanol im Labormaßstab.

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Im Projekt soll die Synthese der Hydrochlorierung von Glycerin zu Dichlorhydrin experimentell und modellbasiert untersucht werden, um neue, effizientere Reaktoren zu entwickeln und den Gesamtprozess optimieren zu können. Hierfür soll zunächst eine mechanistische kinetische Modellbildung basierend auf Katalysezyklen inkl. Modellreduktion, u.a. unter Nutzung operandospektroskopischer Methoden (GC-MS, NMR, FTIR-/Raman-Spektroskopie), durchgeführt werden. Der Einfluss des Stofftransports im voligenden Mehrphasensystem bzw. dessen Berücksichtigung in der Modellierung unter Berücksichtigung realer Feeds inkl. Verunreinigungen stehen im Fokus. Neben der Kinetik erfolgt die Ermittlung thermodynamischer Daten wie Gaslöslichkeiten, Reaktionsgleichgewichte und -konstanten, Reaktionsenthalpien und Stofftransportkoeffizienten unter Nutzung von Gruppenbeitragsmethoden und Messungen im Reaktionskalorimeter RC1e.

Die kinetischen und thermodynamischen Modelle, inkl. Parameter, sollen anschließend der
simulationsbasierten Auslegung neuer Reaktorkonzepte, inkl. Stofftransportmodell und unter expliziter Berücksichtigung der Wärme-/Impulsbilanzen, den Simulationsumbegungen mittels Matlab® und Comsol® zugeführt werden.

Eine experimentelle Validierung des präferierten Reaktorkonzepts unter Verwendung von Dosierstrategien sowie Berücksichtigung von Umlauf- und Rückführströmen ist vorzunehmen. Das Projekt wird durch eine Gesamtprozessmodellierung, inkl. Rohstoffvorbereitung, Feedkonditionierung, Reaktor, nachgeschaltete Trennoperationen und Rückführströme, mittels Flow-Sheet-Simulation in AspenPlus abgeschlossen.

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Das Forschungsprojekt widmet sich der Untersuchung von CO₂-Absorptions- und -Desorptionsprozessen unter Einsatz wässriger Amin-Lösungen. Ziel ist es, die Effizienz, Stabilität und Langzeitbeständigkeit dieser Lösungen im Rahmen der CO₂-Abscheidung und -Nutzung (Carbon Capture and Utilization, CCU) zu bewerten. Dies ist besonders relevant im Kontext der Nutzung von CO₂-reichen Abgasen aus Biomasseverbrennungsanlagen. Neben CO₂ enthalten diese Abgase weitere Komponenten wie Sauerstoff (O₂), Stickstoffdioxid (NO₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Schwefeldioxid (SO₂), Stickstoff (N₂) sowie feine Stäube. Diese Begleitstoffe können die chemische Stabilität und Absorptionskapazität der verwendeten Amine erheblich beeinflussen.

Die Untersuchungen fokussieren sich auf drei spezifische Amine/Mischungen: N-Methyldiethanolamin (MDEA), Ethanolamin (MEA) und Diethylentriamin (DETA). Die Konzentration der Amine wird dabei gezielt variiert, um den Einfluss unterschiedlicher Bedingungen auf die Absorption und Desorption von CO₂ zu analysieren. Während der CO₂-Beladung reagieren die Amine mit dem CO₂ unter Bildung von Carbamaten.
Die Experimente umfassen die systematische Variation mehrerer Parameter, um deren Einfluss auf die Effizienz der CO₂-Abscheidung zu untersuchen. Hierzu zählen insbesondere die Aminkonzentration, die Temperatur und die Verweilzeit der Lösung im Prozess. Durch die gezielte Veränderung dieser Parameter können optimale Bedingungen für die Absorption und Desorption ermittelt werden. Zudem wird in einem zweiten Schritt untersucht, wie Störkomponenten aus Biomasse-Abgasen die CO₂-Absorptionskapazität und die chemische Stabilität der Amine beeinflussen.

Die Experimente erfolgen zunächst unter idealisierten Bedingungen mit einem Modellgasgemisch aus 20 % CO₂ und 80 % Stickstoff (N₂). Dies ermöglicht die detaillierte Analyse der Grundreaktionen und die Ermittlung optimaler Betriebsparameter ohne Störeinflüsse. Anschließend werden Langzeitexperimente mit Realgas durchgeführt, um den Einfluss gasseitiger Störgrößen wie Sauerstoff, Stickstoffdioxid, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid zu bewerten. Dabei werden auch mögliche Rückkopplungen dieser Störkomponenten auf die chemische Stabilität und Absorptionskapazität der Amine untersucht.

Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die Langzeitstabilität der verwendeten Aminlösungen unter Verwendung realer Feeds mit realen Verunreinigungen. Thermische oder chemische Abbauprozesse, die über längere Zeiträume auftreten können, werden detailliert analysiert.

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Die Depolymerisation von Polymeren durch (bio)chemische Methoden zielt grundsätzlich auf die angestrebten Rückgewinnungsprozesse, die ihre Effizienz durch hohe Selektivität auch unter explizit milden Reaktionsbedingungen wiederholt unter Beweis gestellt haben. So wird die Depolymerisation von sortenreinen Kunststoffabfällen mit funktionellem Rückgrat, konkret PET und PEF, für die anschließende Re-Synthese gemeinsam von den PIs Hamel, von Langermann und Thiele durch die Kombination von enzymatischen und chemischen Abbaurouten mit Fokus auf die integrierte Abtrennung und (Rück-)Gewinnung der Abbauprodukte untersucht. Neuartige chemo-enzymatische Depolymerisationswege von PET und PEF durch maßgeschneiderte Enzyme (PETase, Cutinase, etc.) und die Kombination von Kinetik und Trennverfahren (Membranen, Adsorption) sollen untersucht werden.

Für ein vorausgewähltes Enzym/Lösungsmittel-System von Jan von Langermann werden kinetische Experimente mit BHET und PET (Trimer) als Feeds durchgeführt, die ein profundes Wissen über das Reaktionsnetzwerk liefern, das für die kinetische Analyse und Modellierung verwendet werden soll. Die Operando-Spektroskopie wird für die Mischungsanalyse eingesetzt. Die für PET abgeleiteten Methoden und kinetischen Modelle werden dann auf PEV angewendet, um ihre Anwendbarkeit zu beweisen. Die Daten für PEF werden von Julian Thiele zur Verfügung gestellt. Die für freie Enzyme abgeleiteten kinetischen Modelle ermöglichen es, neue Reaktorkonzepte mit immobilisierten Enzymen zu untersuchen und vorzuschlagen, um die Nachhaltigkeit in der Gruppe von Jan von Langermann zu verbessern.

Neben der Depolymerisationskinetik sollen geeignete Trennverfahren und deren Kombination bewertet werden, um die entstehenden Abbauprodukte (PET, PEV, BHET, MHET, Terephthalsäure usw.) abzutrennen. Daher werden Durchführbarkeit, Anwendung und Grenzen, z.B. von Membran-, Adsorptions- und SMB-Trennverfahren, untersucht.

Die PIs und die durch das Projekt finanzierten Wissenschaftler bringen alle notwendigen experimentellen/numerischen Methoden und Erfahrungen mit, die für eine erfolgreiche Untersuchung erforderlich sind. Auf der Grundlage der in jeder Gruppe vorhandenen Erfahrungen sollte eine erste Demonstration des Entwurfsverfahrens unter Einbeziehung aller genannten Aspekte vorgelegt werden.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt

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Der Rohstoffwandel in der Chemischen Industrie bedingt neue Reaktoren und dynamische Prozesse. Die aktuelle Roadmap Katalyse sowie Reaktionstechnik messen diesem für die Zukunft eine hohe Bedeutung bei, um die gesetzten Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen und auch regional wettbewerbsfähig zu sein. Neue, flexible, biobasierte Rohstoffe mit fluktuierenden Eigenschaften stellen eine besondere Herausforderung für die Entwicklung neuer Katalysatoren und Prozesse dar. Explizit ist hierbei die Deaktivierung und Regeneration teurer edelmetallbasierter Katalysatoren zu nennen.

Basis für die modellbasierte Entwicklung und Optimierung neuer Prozesse ist ein detailliertes Verständnis der Kinetik im Katalysator. Insbesondere bei komplexen Deaktivierungsprozessen durch Verkokung und periodischer Regeneration ist eine Analyse der zeitlichen/örtlichen Aktivität essentiell, um die Dynamik von Reaktion und Temperaturfronten zu verstehen, die Katalysatorstandzeit und damit die Nachhaltigkeit deutlich zu erhöhen sowie in den industriellen Maßstab zu skalieren bzw. gezielt zu beeinflussen.

Das im Projekt zu realisierende modulare Reaktorsystem für die heterogene Katalyse (Abbildung 1) bietet erstmalig die Möglichkeit einer dynamischen und intrapartikulären Katalysatorpartikeldiagnostik in der Katalyse, gekoppelt mit Spektroskopie durchzuführen und so die Dynamik der Systeme hochaufgelöst zu erfassen bzw. diese unter Verwendung dynamischer Methoden gezielt anzuregen. Folglich können Daten mit hohem Informationsgehalt bei reduziertem experimentellem Aufwand/Kosten für die kinetische Analyse und mechanistische Modellbildung von Katalysatoren erhalten werden. Damit ist der Schlüssel zur Auslegung neuer Reaktorkonzepte, zur Prozessintensivierung, der Erhöhung von Katalysatorstandzeiten im Sinne der Nachhaltigkeitsstrategie und dem modellbasierten Scale-up gegeben.

Hier setzt das Projekt mit dem Modulares Reaktorsystem in Form dynamischer, experimenteller und modellbasierter Untersuchungen im Sinne des Multiskalenansatzes: Katalysator/Kinetik → Reaktor → Prozess einschließlich Validierung mit Katalysatoren im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab an.

Aus dieser Ausgangssituation resultieren folgende Hauptziele des Projekts:

1. Realisierung eines „Modularen Reaktorsystems für die heterogene Katalyse zur Untersuchung industrieller, skalierbarer Katalysatoren - Basis zur Entwicklung innovativer Prozesse bei Rohstoff-/Strukturwandel in der Chemischen Industrie“
2. Integration der vorhandenen Versuchsreaktoren (Dynamisches Profilreaktorsystem, Labor-Festbettkinetikreaktor, Labor-Membranreaktoren) und Analytik (GC, Mikro-GC, FTIR- und Raman-Spektroskopie) zur Erzeugung maximaler Synergien
3. Einsatz des beantragten Geräts zur Ermittlung intrinsischer Kinetiken mit Schwerpunkten industrierelevante Reaktion mit simultaner Deaktivierung/Regeneration durch hochaufgelöste Erfassung der Temperatur-/Konzentrationsgradienten in Katalysatoren und Reaktoren
4. Verknüpfung von Deaktivierungs-/Regenerationsmodellen mit der Katalysatoraktivitätsverteilung a(t,z,r) zur modellbasierten Bewertung der Reaktions- und Temperaturfronten in technischen Reaktoren in Kooperation mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft.
5. Durchführung eines Up-Scalings vom Katalysator → Reaktor → Prozess → Optimierung
6. Einsatz in der Forschung des Lehrstuhls für Chemische Verfahrenstechnik und laufenden Promotions-/Drittmittelprojekten.
7. Wissens- und Technologietransfer zu den Kooperations- und Praxispartnern im Raum Mitteldeutschland
8. Unterstützung des regionalen Transformationsprozesses in der Chemischen Industrie

Das beantragte System, dessen potentieller Aufbau in Abbildung 1 skizziert ist, eröffnet die Möglichkeit der Untersuchung vom Einzelkatalysatorpartikel mit unterschiedlichem Katalysatordurchmesser (Skalierbarkeit), unterschiedlicher industriell relevanter Formgebung (Kugeln, Pellets, Extrudate) sowie die Option der Erweiterung über Profil-, Festbett- und Membranreaktoren unterschiedlichen Maßstabs.

Das System ermöglicht erstmals einen intrinsischen Einblick in das komplexe Verhalten von Reaktionen in Katalysatoren und Reaktoren durch dynamische Auflösung räumlicher Konzentrations-/Temperaturprofile und damit eine Analyse der Geschwindigkeiten von Reaktions- und Temperaturprofilen mit dem Ziel des industriellen Scale-ups. Als Alleinstellungsmerkmal ermöglicht es, die lokale Struktur, Aktivität und Reaktivität des Katalysators zu korrelieren und stellt die Basis für eine mechanistische kinetische Modellbildung dar, die auf wichtige Reaktionen mit simultaner Katalysatordeaktivierung/-regeneration übertragen werden können. Dabei steht der Wechsel auf eine erneuerbare Rohstoffbasis mit flexiblen, dynamisch veränderlichen und damit die Auslegung, Betrieb und Optimierung neuer innovativer Reaktoren im Fokus.

Mit dieser Herangehensweise wird eine auf andere Reaktionen übertragbare Methodik zur systematischen Maßstabsvergrößerung, Prozesslenkung und -optimierung auf Grundlage zeitlich/örtlich hochaufgelöster Messungen relevanter, dynamischer Phänomene etabliert. Erstmalig können mit der Investition dynamisch, radiale Temperatur- und Konzentrationsprofile in Katalysatoren unterschiedlichster Formgebung (sphärisch, zylindrisch, …) mittels intrapartikulärer Probenkapillaren/Temperatursensoren identifiziert werden. Durch das beantragte hochinnovative System ergibt sich ein direkter messtechnischer Zugang in das Innere des Katalysatorpartikels. Somit gelingt es erstmalig, bei dynamischer Veränderung des intrapartikulären Porensystems durch Verkokung (Porenreduktion durch Kohlenstoff) und Regeneration (Koksabbrand in den Poren), Reaktion, Stoff- und Wärmetransport am aktiven Zentrum real zu quantifizieren, wie Abbildung 2 auf der Basis durchgeführter transienter 2D Simulationsrechnungen in der Umgebung Comsol illustriert.

Demnach liegt ein komplexes Zusammenspiel der zeitlich/örtlich verteilten Temperatur-/Konzentrationsfelder der Komponenten (Propan, Propen, Sauerstoff, Kohlenstoff) im Produktionsprozess mit überlagerten Deaktivierungseffekten und in der industriell üblichen Regenerationsphase vor. Die durchgeführten Simulationsrechnungen offenbaren die Notwendigkeit einer Validierung auf der Basis belastbarer experimenteller Untersuchungen mittels des beantragten modularen Reaktorsystems für die heterogene Katalyse. Auf dieser Datenbasis ist eine effiziente, modellbasierter Prozessentwicklung gegeben, um Katalysatorstandzeiten und Betriebskosten zu optimieren.

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Durchführung von experimentellen und modellbasierten kinetischen Studien zur heterogen katalysierten Umsetzung von biobasiertem Glycerin mit CO₂ zu Glycerincarbonat. Stoffliche Fixierung von CO₂. Potentialbewertung und Machbarkeitsstudien.

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Mit diesem Projekt soll die Fortsetzung einer erfolgreichen Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik der OvGU (Prof. Christof Hamel) und Dr.-Ing. Leo Alvarado Perea, der an der Universidad Autónoma de Zacatecas und an der OvGU in Magdeburg arbeitet, unterstützt werden.

Während des Promotionsstudiums und in jüngerer Zeit untersuchte Herr Alvarado Perea ein vielversprechendes Verfahren zur direkten Herstellung von Propen aus Ethen (2010-2021). Seitdem besteht eine enge Zusammenarbeit bei der Arbeit an diesem Thema. Neue und neuartige Verfahren zur Herstellung wertvoller chemischer Produkte sind Gegenstand von Studien und bieten immer wieder neue Kooperationsmöglichkeiten. Eine der Fragen, die diese neuen Kooperationsmöglichkeiten motiviert haben, ist die Katalysatordesaktivierung, über die in unseren früheren Beiträgen während der Propenproduktion berichtet wurde, weshalb wir diesen Vorschlag für die Fortsetzung unserer erfolgreichen Zusammenarbeit durch die Untersuchung von zwei neuen vielversprechenden Reaktionen zur Herstellung von wertvollen Produkten, Bausteinen und Plattformchemikalien unterbreiten.

a) Die gekoppelte oxidative und thermische Dehydrierung von Propan unter Verwendung von Katalysatoren auf VOx-Al₂O₃-Basis unter Berücksichtigung der Katalysatordesaktivierung durch Verkokung und der periodischen Regeneration als Brückentechnologie in der chemischen Industrie.
b) Die selektive Oxidation von Methanol auf Biobasis zu Methylformiat (MF), Dimethylether (DME) und Dimethoxymethan (DMM) als potenzielle grüne Plattformchemikalien unter Verwendung von VOx/TiO₂ Katalysatorsystemen.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt

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Konzeptentwicklung und Koordination "Laborgestaltung - neue Anforderungen" - Detail-/ Ausführungsplanung sowie Überführung von Know-how und Kompetenz zum Betrieb von lebensmitteltechnologischen bzw. verfahrenstechnischen Anlagen/Verfahren im Pilotmasstab

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Experimentelle Untersuchung und Syntheseoptimierung zur Selektivitätssteuerung der Pyrazolreaktion mittels dynamischer Versuchsführung in Kopplung mit Dosierkonzepten. Reduktion der Nebenproduktbildung in komplexen Reaktionsnetzwerken. Minimierung von sequentiellen Aufbereitungsverfahren.

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Experimentelle Untersuchung der fermentativen Umsetzung verschiedener biogener Reststoffe im Bereich der Weizenstärkeverarbeitung zu Methan mit dem Ziel der Erdgasreduktion und Erhöhung der Prozesseffizienz. Analyse und Bewertung der Gaszusammensetzung und Nebenprodukte.

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Durchführung und Optimierung von Synthesen der gleichgewichtslimitierten Pyrazolreaktion mit dem Ziel der signifikaten Reduktion von Reaktions- und Aufarbeitungszeiten. Durchführung thermodynamischer Berechnungen zur Gleichgewichtslage. Kinetische Modellbildung als Basis der Prozessoptimierung.

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Im Projekt soll der Schwerpunkt und die Profilbildung der Lebensmitteltechnologie an der Hochschule Anhalt weiter durch Etablierung einer Forschungsnachwuchsgruppe ausgebaut und der wissenschaftliche Nachwuchs durch Mentoring und Promotion gefördert werden. In Kooperation mit den Industriepartnern Milchwerke "Mittelelbe" GmbH, der BIA Separations GmbH, dem Fraunhofer IKTS sowie der Universität Magdeburg, an der ein kooperatives Promotionsverfahren durchgeführt wird, soll ein Verfahren zur Synthese von Präbiotika am Beispiel der Galactooligosaccharide (GOS) mittels experimenteller und modellbasierter Forschungsarbeit durch Wissens- und Technologietransfer der Partner für den preisgünstigen Rohstoff Molkenpermeat entwickelt, realisiert und optimiert werden.

Für Molkenpermeat existiert gegenwärtig keine nachhaltige Wertschöpfung. Demgegenüber besteht eine Marktnachfrage nach lactose- und glucosefreien Präbiotika für eine gesunde Ernährung. Aufgrund weniger Kooperationen bzw. Wissens-/ Technologietransfer zwischen angewandter Forschung und Industrie sowie fehlender Fokussierung auf diese Thematik in einer Forschergruppe, konnte bisher noch kein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung lactose- und glucosefreier Präbiotika realisiert und etabliert werden. Hier setzt das Projekt konkret an.

Das Ziel des beantragten Projekts ist die experimentelle und modellbasierte Untersuchung zweier Verfahrensstrategien zur Gewinnung und Aufreinigung von GOS aus Molkenpermeat inklusive Prozessintensivierung durch Kopplung von Synthese, Produktabtrennung und Recycling. Hierzu werden zwei Strategien verfolgt:

a) diskontinuierlicher, enzymatischer Prozess, Trennung des Produkts von Lactose mittels Nanofiltration inkl. Recycling
b) kontinuierlicher Porendurchflussreaktor mit immobilisierten Enzym, SMB-Trennung inkl. Recycling.

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Ausgangspunkt ist die Forderung der Partner in der Lebensmittelbranche, ein definiertes Produkt mit jederzeit konstanten Eigenschaften und konstanter Qualität herstellen zu können, obwohl die Eigenschaften und die Qualität der landwirtschaftlichen Rohstoffe schwanken. Ziele des Teilvorhabens sind daher

• Vernetzung der Rohstoffproduzenten und der Lebensmittelhersteller über die Schaffung einer gemeinsam zu entwickelnden disruptiven Technologie, die beiden Branchen Nutzen bringt
• interdisziplinäre Gesamtprozesserneuerung durch Einsatz von Industrie 4.0 - Technologien von der Rohstoffherstellung und der Rohstoffaufbereitung über die Synthese bis zum Produkt 
• Vernetzung aller Komponenten der Produktionskette din Echtzeit über eine Cloud

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Die heterogene Katalyse besitzt in der chemischen Industrie, in der Umwelttechnik und bei der Entwicklung neuer, selektiver Synthesewege ein erhebliches Potential. Entwicklungsaktivitäten zielen auf Katalysatoren mit optimierter Selektivität und Ausbeute aber insbesondere auf die Intensivierung der Prozesse und somit auf die Einsparung von Energie und Rohstoffen.

Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des Projekts, eine Ausbeutesteigerung bei der Synthese gewünschter Olefine, die u.a. zur Kunststoffproduktion eingesetzt werden, durch verteilte Reaktan­dendosierung mittels Membranen (Distributor) herbeizuführen. In einem zyklisch betriebenen Distributor soll hierzu die oxidative Dehydrierung (ODH) und die thermische Dehydrierung (TDH) am industriell relevanten Modellsystem Propan, bei Vorliegen einer stofflichen und energetischen Kopplung, in einem integrierten Reaktor für maximale Syner­gieeffekte (autothermer Betrieb) untersucht und bewertet werden. Dieses Konzept soll den gesamten Reaktor/Katalysator auch bei der thermischen Dehydrierung im Vergleich zu bestehenden Konzepten permanent, d.h. ohne Schlupf oder separate Regenerationsphasen, nutzen können. Hierzu ist ein optimal gesteuerter transmembraner Sauerstoffstrom, der sich temporär dem Stand des Katalysatorzustands/Aktiviät anpasst zu ermitteln, wobei die Kontrolle der Temperatur und der Geschwindigkeit im Apparat durch verteilte Dosierung effizient gestaltet werden kann. Modellgestützte Untersuchungen (1D und 2D) sollen dabei helfen, optimale Dosierprofile bzw. Anforderungen an die Membran (Kompatibilität von Reaktion und Membran), zu identifizieren.

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Im Mittelpunkt des Teilprojekts stehen experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Mechanismus und der Kinetik der reduktiven Aminierung von langkettigen Aldehyden sowie der Hydroaminomethylierung als komplexe Tandemreaktion. Ziel ist es, die Reaktionsnetzwerke und katalytischen Zyklen systematisch aufzuklären, kinetische Modelle abzuleiten und zu reduzieren, sowie die Modellparameter durch Perturbationsversuche und Parameterreduktionstechniken zu ermitteln. Es wird die Grundlage für die Auslegung von Reaktoren und Prozessen geschaffen. Darüber hinaus werden die Katalysatordeaktivierung betrachtet und allgemeine Regeln zur Bewertung von Tandemreaktionen (Mehrtopf- vs. Eintopfsyn­these) erarbeitet.

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Im Rahmen der Förderung von strategischen Investitionen zur Stärkung und Weiterentwicklung der Forschungsbasis an Fachhochschulen (FH-Invest 2020) soll eine modulare Forschungs- und Demonstrationsanlage für innovative Membran(Trenn-)technik zur Etablierung gesamtwirtschaftlicher Verwertungsprozesse entwickelt und Inbetrieb genommen werden. Die Anlage ist durch Module für Trennung- und Dosierstrategien in der Flüssigphase und Gasphase, insbesondere eine membranbasierte, selektive CO₂-Abtrennung, inkl. Mediensupport bzw. -konditionierung, online Analytik, Automatisierung und Digitalisierung charakterisiert.
Modul Flüssigphase für Mikro-/Ultra-/organophile Nanofiltrationsmembranen mit keramischen/polymeren Modulen als Plates, Tubes, Multi-Channels, Spiralwickelmodulen, Durchflussreaktor
Modul Gasphase für keramische Membranen als Tubes, Multi-Tubes für Reaktion, CO₂-Abtrennung, Adsorbertechnologie
Scale-up vom Labor in den Pilotmaßstab wird realisiert
Vollautomatisierung, Digitalisierung nach Industrie 4.0
Kombination mit heterogen/ biokatalys. Reaktionen, Ultraschall Zukünftige Erweiterungen sind modular vorgesehen zur Etablierung gesamtwirtschaftlicher Verwertungsprozesse (Kreislaufwirtschaft)

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Im Rahmen der Förderung von strategischen Investitionen zur Stärkung und Weiterentwicklung der Forschungsbasis an Fachhochschulen (FH-Invest 2020) soll eine modulare Forschungs- und Demonstrationsanlage für innovative Membran(Trenn-)technik zur Etablierung gesamtwirtschaftlicher Verwertungsprozesse projektiert und in Betrieb genommen werden. Die Anlage ist durch Module für Trennung- und Dosierstrategien in der Flüssigphase und Gasphase (selektive, membranbasierte CO₂-Abtrennung, inkl. Mediensupport bzw. -konditionierung, online Analytik, Ultraschallaplikation, Automatisierung und Digitalisierung charakterisiert..

Modul Flüssigphase für Mikro-/Ultra-/organophile Nanofiltrationsmembranen mit keramischen/polymeren Modulen als Plates, Tubes, Multi-Channels, Spiralwickelmodulen, Durchflussreaktor
Modul Gasphase für keramische Membranen als Tubes, Multi-Tubes für Reaktion, CO₂-Abtrennung, Adsorbertechnologie
Scale-up vom Labor in den Pilotmaßstab wird realisiert
Vollautomatisierung, Digitalisierung nach Industrie 4.0
Kombination mit heterogen/ biokatalys. Reaktionen, Ultraschall Zukünftige Erweiterungen sind modular vorgesehen zur Etablierung gesamtwirtschaftlicher Verwertungsprozesse (Kreislaufwirtschaft)

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Die heterogene Katalyse besitzt in der chemischen Industrie, in der Umwelttechnik und bei der Entwicklung neuer, selektiver Synthesewege ein erhebliches Potential. Entwicklungsaktivitäten zielen auf Katalysatoren mit optimierter Selektivität und Ausbeute aber insbesondere auf die Intensivierung der Prozesse und somit auf die Einsparung von Energie und Rohstoffen.

Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des Projekts, eine Ausbeutesteigerung bei der Synthese gewünschter Olefine, die u.a. zur Kunststoffproduktion eingesetzt werden, durch verteilte Reaktan­dendosierung mittels Membranen (Distributor) herbeizuführen. In einem zyklisch betriebenen Distributor soll hierzu die oxidative Dehydrierung (ODH) und die thermische Dehydrierung (TDH) am industriell relevanten Modellsystem Propan, bei Vorliegen einer stofflichen und energetischen Kopplung, in einem integrierten Reaktor für maximale Syner­gieeffekte (autothermer Betrieb) untersucht und bewertet werden. Dieses Konzept soll den gesamten Reaktor/Katalysator auch bei der thermischen Dehydrierung im Vergleich zu bestehenden Konzepten permanent, d.h. ohne Schlupf oder separate Regenerationsphasen, nutzen können. Hierzu ist ein optimal gesteuerter transmembraner Sauerstoffstrom, der sich temporär dem Stand des Katalysatorzustands/Aktiviät anpasst zu ermitteln, wobei die Kontrolle der Temperatur und der Geschwindigkeit im Apparat durch verteilte Dosierung effizient gestaltet werden kann. Modellgestützte Untersuchungen (1D und 2D) sollen dabei helfen, optimale Dosierprofile bzw. Anforderungen an die Membran (Kompatibilität von Reaktion und Membran), zu identifizieren.

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Projekt im Rahmen der Projektakademie Ingenieurwissenschaften der DFG
Förderprogramm der DFG zur Vorbereitung der Antragstellung von Drittmittelprojekten an Fachhochschulen durch Aufbauseminare und finanzielle Unterstützung von Vorversuchen sowie einer Vertretung in Lehre und Forschung

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Der Mechanismus und die Kinetik der Hydroformylierung bzw. Hydroesteri­fizierung von petro- und oleochemischen Verbindungen mit end- sowie innenständiger Doppelbindung in temperaturgesteuerten Lösungsmittelsystemen werden experimentell und theoretisch unter besonderer Berücksichtigung des Lösungsmitteleinflusses und von Nebenreaktionen (Iso­merisierung, Hydrierung) untersucht. Ziel ist es, die Reaktionsnetzwerke und katalyti­schen Zyklen aufzuklären, kinetische Modelle abzuleiten und zu reduzieren sowie Modell­parameter für die modellgestützte Analyse und Optimierung zu ermitteln.

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Das wachsende Gesundheitsbewusstsein moderner Konsumenten hat eine stetig steigende Nachfrage nach funktionellen Lebensmitteln und Lebensmittelzusätzen wie den Prebiotika zur Folge. Galactooligosaccha¬ride (GOS) werden hierbei besonders positive ernährungsphysiologische Eigenschaften zugeschrieben, so fördern sie u.a. selektiv das Wachstum nützlicher Darmbakterien, verbessern die Calciumresorption und reduzieren toxische Verbindungen. Vor diesem Hintergrund existiert ein starkes industrielles Interesse des Einsatzes von GOS als Nahrungsmittelzusatzstoff in Form eines Prebiotikas.  Letzteres stellt jedoch ein Problem bei einer in der Bevölkerung zunehmenden Lactoseintoleranz dar, da GOS mit Hilfe des Enzyms ß-Galactosidase aus Lactose hergestellt wird. Die Synthese läuft nur unvollständig ab, so dass im Produkt neben den Mono­sacchariden Galactose und Glucose auch noch das Substrat Lactose vorliegt, das unbedingt abgetrennt werden muss. Um die GOS-Synthese modellgestützt durch optimale Steuerung der Einflussgrößen, z.B. selektiven Produktabzug/-umsetzung, zu beeinflussen, fehlen oft auch geeignete Modelle bzw. Parameter, die im Projekt ermittelt werden sollen. Gegenwärtig besteht demzufolge eine deutliche Marktnachfrage bezüglich lactose- und glucosefreien GOS. Trotzdem existiert bisher noch kein industrielles Verfahren zu dessen Herstellung. Somit ist das Gesamtziel die Unter¬suchung, Modellierung, Optimierung und Bewertung des Herstellungsprozesses von reinem GOS, aus dem preisgünstigen Rohstoff Lactose und sekundär Molkenpermeat mit den Milchwerken Mittelelbe . Den Schwerpunkt des Projekts bildet die Entwicklung eines leicht up-skalierbaren kontinuierlichen chromatographischen Trennprozesses zur Isolierung der GOS durch Kooperation der Hochschule Anhalt, der Universität Magdeburg und der Industrie.

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Gegenwärtig besteht eine deutliche Marktnachfrage bezüglich lactose- und glucosefreier Präbiotika aufgrund einer zunehmenden Lactoseintoleranz in der Bevölkerung. Demgegenüber existiert bisher noch kein industrielles Verfahren im technischen Maßstab zu deren Herstellung. Hauptgrund hierfür ist ein in der Forschung unzureichendes Wissen zur Generie¬rung lactosefreier Präparate. Folglich sind Grundlagenuntersuchungen der Kinetik zur Synthese von Präbiotika und insbesondere deren kontinuierliche Aufreinigung nötig, die experimentell- und modellbasierte Studien bedürfen.

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Mit diesem Projekt soll die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik der OvGU (Prof. Seidel-Morgenstern), dem MPI in Magdeburg (Dr. Wolff) mit Dr.-Ing. Leo Alvarado Perea und Prof. Hamel (Hochschule Anhalt in Köthen, OvGU) fortgesetzt werden.
Propen ist zusammen mit Ethen einer der zentralen Bausteine in der petrochemischen Industrie. Die Industrie, die sich um die Steamcracking-Technologie herum entwickelt hat, ist jedoch auf die Maximierung der Ethenproduktion ausgelegt, und Propen fällt nur als Nebenprodukt an. Andererseits ist die Nachfrage nach Propen in den letzten Jahren gestiegen, da es hauptsächlich für die Herstellung von Polypropen und Propenoxid verwendet wird. Daher reichen die herkömmlichen Quellen, die auf der Steamcracking-Technologie basieren, nicht aus, um diese steigende Nachfrage zu decken.
Die Produktion von Propen wurde als Nebenprodukt bei der Ethenproduktion eingestuft. So wird die Propenproduktion stark von den Beschickungsbedingungen beeinflusst, wobei die Verwendung von leichteren Rohstoffen aus kostengünstigem Schiefergas die Propenproduktion in Steamcracker-Anlagen erheblich reduziert. Es stellt sich daher die Frage, wie die chemische Industrie dieses Ungleichgewicht beheben und eine ausreichende Propenversorgung für die Zukunft sicherstellen kann. Um die steigende Nachfrage nach der Propenproduktion zu befriedigen, sind daher zweckgebundene Technologien von großem Interesse. In diesem Sinne wurden mehrere Strategien für die Propenproduktion vorgeschlagen: die Dehydrierung von Propan, das katalytische Cracken von C4-Alkenen zu Propen, die Metathese von Ethen und 2-Buten und die direkte Umwandlung von Ethen in Propen. Die genannten Verfahren haben mehrere Nachteile, die eine industrielle Anwendung erschweren, z. B. die Deaktivierung der Katalysatoren und ein breites Spektrum von Reaktionsprodukten, die die Selektivität von Propen verringern.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt

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Both in China and Germany, membrane technology has become a fast growing dignified separation technology since it works without the addition of chemicals, with a relatively low energy use and well-established process conductions. In the developed industrial countries, membrane technology covers increasingly areas like life sciences, health, chemicals, pharmaceuticals, biotechnology, food and drinking water, desalination, sewage treatment, oil and gas, mineral extraction, power generation, and electronics. The first Sino-German Symposium on Novel Inorganic Membranes with Nano Design (GZ589) and the second Sino-German Symposium on Inorganic Membrane for Clean Energy and Clear Environment (GZ771), which were sponsored by the Sino-German Center for Science Promotion, were held 2010 in Guangzhou, and 2012 in Hannover. It was demonstrated by Workshops I and II, that membrane technology can especially contribute to two of mankind’s most urgent problems: Clean Energy and Clear Environment. As a result of Workshops I and II we identified the overlaps in the Chinese and German R&D work in 3 types of novel inorganic membranes: (1) Novel hydrogen transporting membranes (HTM) based on molecular sieves, ceramics or metals; (2) new oxygen transporting membranes (OTM) based on mixed oxygen conductors and dual phase materials; and (3) next generation of molecular sieve membranes (MSM) as zeolite and metal organic framework membranes. Further, the proper application of these new membranes requires progress in the engineering of membrane technology. After these two workshops, several Chinese-German research projects have been started (see scheme on following page). Within these projects breakthrough knowledge in the development and application of a new generation of inorganic membranes will be developed. The Cooperation Group is based on these projects and follows 4 aims to unify and coordinate the bilateral Chinese-German membrane research: a) Molecular understanding of  inorganic membranes, b) Membrane and reaction engineering, c) Erection of a 3-step membrane reactor cascade for CO2 processing and hydrogen production in Guangzhou, d) Erection of a 2-step membrane reformer for hydrogen production in Hannover.

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