Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chemie: Effiziente Prozesse in winzig kleinen Anlagen

26.01.2016

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Freiburg eine neue Forschergruppe ein: „Erfassung und Steuerung dynamischer lokaler Prozesszustände in Mikroreaktoren mittels neuer In-situ-Sensorik“, kurz ProMiSe. Darin entwickeln Wissenschaftler elektronische und optische Mikrosensoren und Messtechniken, um chemische und physikalische Prozesse in mikrostrukturierten verfahrenstechnischen Anlagen besser zu verstehen sowie kostengünstiger und energieeffizienter zu gestalten.

Das KIT koordiniert die neue Forschergruppe (FOR 2383 ProMiSe); als Sprecher fungiert Professor Roland Dittmeyer, Leiter des Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) des KIT. Über die ersten drei Jahre fördert die DFG die Forschergruppe mit 2,7 Millionen Euro.


Kanäle oder andere Strömungsstrukturen im Inneren von kompakten Mikroreaktoren optimieren Durchmischung von Chemikalien und Wärmeabfuhr bei Prozessen.

(Foto: IMVT/KIT)


Mithilfe von elektronischen, elektrochemischen und optischen Mikrosensoren werden Prozessparameter in Echtzeit erfasst.

(Bild: Uni Freiburg)

ProMiSe umfasst vier standort- und fachübergreifende Teilprojekte, in denen Wissenschaftler die Untersuchung und gezielte Steuerung von Prozessen in Mikroreaktoren an vier beispielhaften Anwendungen untersuchen: an der Verdampfung von Flüssigkeiten, die für die Abwärmenutzung oder die Kühlung von Hochleistungsbauteilen in der Automobil- und Elektronikindustrie relevant sind, an der heterogen katalysierten Direktsynthese von Wasserstoffperoxid als Schlüsselsubstanz einer „grüneren“ Chemie, an der photochemischen Synthese von Arzneimittelwirkstoffen und derem photochemischen Abbau bei der Nanofiltration von Wasser sowie an der hydrothermalen Synthese funktionalisierter metalloxidischer Nanopartikel.

Mikroreaktoren sind modular aufgebaute, kompakte verfahrenstechnische Anlagen. Die Stoffe werden durch Mikrokanäle mit winzigen Abmessungen geführt, die teilweise wenige Mikrometer (millionstel Meter) betragen . Dank der dadurch im Verhältnis zum Reaktionsvolumen besonders großen Oberfläche zeichnen sich Mikroreaktoren durch eine verbesserte Wärmeübertragung aus.

Die kleinen Abmessungen der Mikrokanäle führen auch zu einer schnelleren Durchmischung. Überdies macht der Einsatz von Mikroreaktoren Prozesse sicherer, besonders bei extrem toxischen Stoffen oder zu Explosionen neigenden Reaktionen, da kleinere Einsatzstoffmengen in verteilten Produktionsläufen vor Ort verwendet werden können.

Bis jetzt sind die lokalen Prozesse in solchen Mikrostrukturapparaten noch nicht vollständig verstanden. Dies gilt vor allem für mehrphasige reaktive Strömungen, an denen zwei oder mehrere Phasen bzw. Fluide (Flüssigkeiten oder Gase) beteiligt sind.

„Bessere, das heißt orts- und zeitaufgelöste Daten zu chemischen Reaktionen, Stofftransportvorgängen und Phasenübergängen in Verbindung mit einer durchgängigen Modellierung ermöglichen es, Prozesse gezielt effizienter zu gestalten“, erklärt Professor Roland Dittmeyer vom KIT, Sprecher der DFG-Gruppe ProMiSe. „Dadurch lassen sich der Verbrauch an Einsatzstoffen und Energie sowie die erzeugten Abfallmengen minimieren, was zu kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Prozessen führt.“

Mithilfe von elektronischen, elektrochemischen und optischen Mikrosensoren zur Echtzeit-Erfassung der Prozessparameter, die in den schwer zugänglichen Mikrokanälen integriert werden, wollen die Forscher nun Daten einer ganz neuen Qualität gewinnen und als Grundlage für ein erweitertes Prozessverständnis nutzen.

In der Forschergruppe ProMiSe wirken am KIT neben dem IMVT (Professor Roland Dittmeyer und PD Dr. Jürgen J. Brandner) auch das Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik (ITTK – Professor Michael Türk) sowie das Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK – Professor Thomas Hanemann) mit. An der Universität Freiburg sind vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) die Lehrstühle für Konstruktion von Mikrosystemen (Professor Peter Woias als stellvertretender Sprecher der Forschergruppe, Dr. Keith Cobry), für Sensoren (Professor Gerald Urban) und für Simulation (Dr. Andreas Greiner) sowie die Gisela-und-Erwin-Sick-Professur für Mikrooptik (Professor Hans Zappe) beteiligt. Als assoziierte Arbeitsgruppen sind am KIT zudem das Institut für Organische Chemie (IOC – Professor Stefan Bräse, Dr. Nicole Jung) und das Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG – Professorin Andrea Schäfer) in ProMiSe eingebunden.

Weiterer Kontakt:
Kosta Schinarakis, PKM – Themenscout, Tel.: +49 721 608 41956, Fax: +49 721 608 43658, E-Mail: schinarakis@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verbindet seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation zu einer Mission. Mit rund 9 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 24 500 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.

KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft

Das KIT ist seit 2010 als familiengerechte Hochschule zertifiziert.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: http://www.kit.edu

Monika Landgraf | Karlsruher Institut für Technologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics