Mikroverfahrenstechnik

Dr. Heike Ehrich

Die Gruppe beschäftigt sich mit der Chemie in Mikrostrukturen sowie der Überführung von Mehrphasenreaktionen aus dem Batchreaktor in kontinuierliche Prozesse. Mikrostrukturierte Reaktoren zeichnen sich durch besonders kleine Reaktions- und Mischkanäle und die kontinuierliche Betriebsweise aus. Dadurch ergibt sich ein für den Stoff- und Energietransport besonders günstiges Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis, welches zum Beispiel das Mischen oder die Wärmeabfuhr im Vergleich zu herkömmlichen Reaktoren deutlich beschleunigt. Der Einsatz der Mikroverfahrenstechnik erlaubt die sichere Durchführung sehr schneller und mischintensiver Reaktionen sowie stark exothermer oder endothermer Reaktionen in kontinuierlicher Betriebsweise mit eng definierten Verweilzeiten und einer präzisen Kontrolle der Reaktionsparameter. Dadurch lassen sich höhere Selektivitäten erreichen. Durch das geringe innere Volumen werden der Einsatz chemischer Grundstoffe und der Energieeinsatz verringert, was zu einer höheren Prozessökonomie führt.

Mit unseren Erfahrungen in der Katalyse und dem umfangreichen Tool an mikrostrukturierten Bauteilen verschiedener Materialien und Hersteller sehen wir uns als Mittler zwischen Katalyse und Mikroverfahrenstechnik. Die Schwerpunkte der Arbeiten sind selektive Hydrierung und Oxygenierung, photochemische Reaktionen (Photochlorierung, Photooxygenierung), Reaktionen mit toxischen Reaktanten oder instabilen Zwischenprodukten (direkte Halogenierung, Sulfonierung, Aminolyse, Ozonierung), die stoffliche und energetischen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen (Wasserstofferzeugung z.B. für PEM- und SOFC-Brennstoffzellenanwendungen aus Ethanol, Methanol, oder Essigsäure, Methanisierung von CO2) und die Abwasserbehandlung. Ergänzt werden diese Arbeiten durch die Synthese, Charakterisierung und Anwendung von Nanopartikeln für katalytische Reaktionen.

Chemische Reaktion im modularen Mikroreaktionssystem
der Fa. Ehrfeld Mikrotechnik BTS mit Mischer, Reaktor,
Wärmetauscher, Sensoren und Ventilen
Mikroreaktor der Fa. Little Things Factory aus Borosilikatglas
für Flüssig/Flüssigreaktionen