Schlüsseltechnologien für eine nachhaltige Zukunft

H₂ – Energietechnik
Wasserstofftreibstoff wird in den nächsten Jahren eine wichtige Schlüsseltechnologie für nachhaltige H₂-Automobiltechnik sein. Es gibt nur ein Problem: Platin ist sehr teuer und fungiert zumeist als Katalysator in PEMFC und PEMEL (Elektrolyseverfahren). Um die Kosten zu senken, ist Recyceln von schon vorhandenem Platin eine Option die Wasserstoff-Technologie voranzutreiben. Nicht nur der Kostenfaktor spielt eine Rolle, sondern auch der nachhaltige Gedanke einer Kreislaufwirtschaft. In der Forschung des Dechema-Forschungsinstituts wurde gelöstes Platin untersucht und durch Platin Re-deposition aufgefangen.

CO₂-Umwandler
Ein weiterer Aspekt einer nachhaltigen Wirtschaft ist die Reduzierung von CO₂-Emissionen bei industriellen Prozessen. Durch Elektrolyse mit Wasserstoff kann Methanol hergestellt werden, welches dann als Bulk-Chemikalie, oder Treibstoff eingesetzt werden kann. Bse Methanol zeigt auch die Möglichkeit auf, nicht nur Methanol herzustellen, sondern auch e-Fuels. Das Frauenhofer-Institut stellte einen seiner neusten Elektrolysereaktoren zur Umwandlung von CO₂ in CO vor. Dieser Reaktor wiegt ca. 50 kg und wurde in den letzten Jahren entwickelt.

KI und Energieeffizienz
Modelle werden zur Einordnung von Energieeffizienz benötigt. Die KI kann hierbei einen digitalen Zwilling eines Prozesses erstellen. KI Tools können Ineffizienzen von Prozessen aufdecken und Denkanstöße für das Energiemanagement geben. Hierfür werden bei der Industrial Analytics IA statistische Methoden verwendet, um thermodynamische Verfahren zu verbessern. Vorteile vom digitalen Zwilling sind die Simulation von Prozessveränderungen und das schnelle Erkennen von etwaigen Problemen. Außerdem erhält man Reports der unterschiedlichen Parameter und kann sie für sich selbst einordnen. Mit dem digitalen Zwilling könnten auch Upscaling-Prozesse analysiert werden.

Upscaling – Kapillar-Reaktoren
Kapillar-Reaktoren können z. B. für die Nukleierung von Laktose eingesetzt werden. Hierbei wurde bei Secoya Technologies das Verfahren des Kapillar-Reaktors mit dem einem „batch crystallization“-Test verglichen und eine Möglichkeit entwickelt, durch einschlägige Parameterveränderungen gewünschte Eigenschaften zu erzielen. Hierbei kann die Temperatur von Antilösungsmittel und Lösungsmittel parallel unterschiedlich eingestellt werden. Der Reaktor gibt die Möglichkeit die Laborgröße, auf größere Mengen zu übertragen. Hierfür werden die Parameter in der Maschine für Laborgröße eingetragen und sofort für größere Mengen automatisch upgescaled. Dies funktioniert sogar für schlecht lösliches Paracetamol.

All diese Schlüsseltechnologien unterstützen ein nachhaltiges Wachstum. Durch ein gutes durchdenken einzelner Schritte kann Geld und CO₂ eingespart werden.

Autorin:

   Anna-Marie Geeraedts, Studentin des Studiengangs B. Sc. Chemie, RWTH-Aachen