Gas-Flüssig-Reaktionen besser verstehen mit dem Mikrofallfilmreaktor

23.04.2020 -  

Ist alles richtig eingestellt? Eine letzte Prüfung, bevor die Messungen beginnen: In den Laboren der Fakultät Verfahrens- und Systemtechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg werden auch in Zeiten von Corona, unter strenger Einhaltung der Hygienemaßnahmen, täglich Messungen durchgeführt. Frau Dr. Hecht vom Institut für Apparate- und Umwelttechnik hat gemeinsam mit ihrer Arbeitsgruppe den sogenannten Mikrofallfilmreaktor entworfen und gefertigt, um chemische Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten zu untersuchen und die Größe der Grenzfläche messen zu können. In den Mikrofallfilmreaktor fließt eine Flüssigkeit entlang eines vertikal gespannten Drahtes in ein Reservoir am Boden der Apparatur, gemessen wird so die Größe der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und des umgebenden Gases. Diese ergibt sich aus dem Durchmesser des Drahtes und der Dicke des Flüssigkeitsfilms. Die Größe der Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit ist also wichtig, um die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion zwischen Gasen und Flüssigkeiten messen und beeinflussen zu können. Eine eigentlich langsame Reaktion kann zum Beispiel schnell gemacht werden, wenn man ihr viel Fläche anbietet.

Dr. Hecht in ihrem Labor an der Uni Magdeburg (c) Jana Dünnhaupt_Uni MagdeburgDr. Hecht in ihrem Labor an der Uni Magdeburg (Foto: Jana Dünnhaupt / Uni Magdeburg)

Im Moment untersucht die Arbeitsgruppe Hecht zusammen mit anderen Arbeitsgruppen in Berlin, Dortmund, Darmstadt und Karlsruhe eine technisch wichtige Gas-Flüssig-Reaktion: Die reduktive Aminierung von Undecanal mit Diethylamin und Wasserstoff zu einem wichtigen Zwischenprodukt bei der Herstellung von waschaktiven Substanzen. Die reduktive Aminierung ist eine der vielen chemischen Zwischenreaktionen, die nötig sind um aus Rohstoffen (entweder aus Erdöl oder nachwachsenden Rohstoffen) waschaktive Substanzen herzustellen, die wiederrum wichtige Komponenten z.B. in Wasch- und Reinigungsmitteln sind, die uns täglich begegnen.

Das Ziel der Wissenschaftler ist es Gas-Flüssig-Reaktionen besser zu verstehen und so Herstellungsverfahren in der Industrie effizienter zu gestalten. Tatsächlich finden viele industriell wichtige Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten statt. Es ist allerdings sehr schwierig diese zu einer chemischen Reaktion zu bringen. Jeder kennt das Phänomen von aufsteigenden Gasblasen in Flüssigkeiten. Darum forschen Wissenschaftler in ihren Laboren an geeigneten Reaktoren, durch die beispielsweise größere Gasblasen in kleine zerteilt werden, diese steigen langsamer an die Oberfläche, was mehr Zeit für eine chemische Reaktion bedeutet.

Das Labor ist an der Universität ein typischer Arbeitsplatz: Hier werden unter kontrollierten Bedingungen Experimente, Prüfungen und Messungen von Wissenschaftlern und Studierenden durchgeführt und so wichtige Beiträge zur Forschung geleistet. Der Welttag des Labors, am 23. April, soll so auch in Erinnerung rufen, dass ohne die aufwendigen Untersuchungen und Neuentwicklungen unsere heutige Welt nicht denkbar wäre und Labore stets Orte der Innovationen waren und sind. Viele Studierende verbringen den Großteil ihrer Zeit im Studium in Laboren an der Uni Magdeburg, so auch Studierende der Verfahrenstechnik. Sie lernen von ihren Dozenten, wie zum Beispiel Frau Dr. Hecht, die Erforschung, Entwicklung und technische Durchführung von Prozessen kennen, in denen Stoffe nach Eigenschaften und Zusammensetzung verändert werden, um z.B. Feinchemikalien, Lebensmittel oder neue Materialien herzustellen. Sie lernen verschiedenste Techniken zur mechanischen, thermischen, chemischen und biologischen Stoffumwandlung kennen und anzuwenden und können so nach ihrem Studium wichtige Beiträge dazu leisten, zum Beispiel Herstellungsverfahren in der Industrie effizienter und nachhaltiger zu gestalten. 

 

von Lisa Baaske