Reaktionstechnik & Implementierung
Dr. David Linke
Dr.-Ing. Udo Armbruster

TF 03 gehört neben den TFs 01 und 02 zu den methodisch und technologisch ausgerichteten Themenfeldern am LIKAT.
Hinsichtlich der Reaktionstechnik ist die Kernaufgabe des Themenfelds 03 die Entwicklung des bestmöglichen Designs und das Ermitteln einer optimalen Betriebsweise für Reaktoren zur Durchführung homogen und heterogen katalysierter chemischer Reaktionen.

Dabei können verschiedene Reaktorkonzepte evaluiert, aber auch Reaktorund Verfahrenskonzepte gemeinsam entwickelt werden. Kernelemente sind die Reaktionskinetik, die Fluiddynamik sowie der Stoff- und Wärmetransport, die die Grundlage für die Modellierung und Optimierung der Reaktorleistung bilden. Neben der katalytischen Reaktion werden auch verfahrenstechnische Aspekte der Katalysatorsynthese behandelt. 


Zu den Kernaufgaben der Implementierung zählen (i) der Transfer katalytischer Reaktionen vom Labormaßstab in den Pilot- oder technischen Maßstab und (ii) die Übertragung von Methoden aus Nachbardisziplinen und der Informationstechnologie auf die Katalyse, die das Potenzial haben, den Transfer von der Forschung in die technische Anwendung zu beschleunigen.
Im Herbst 2019 wurde mit dem Bau des Transfer-Technikums am LIKAT begonnen. Da KMUs und nicht-chemiespezifi sche Anwenderindustrien i.d.R. nicht über Möglichkeiten für den Transfer innovativer Laborergebnisse in den Pilotmaßstab verfügen, ist es sinnvoll, am LIKAT das Know-How für Pilotierungen vorzuhalten, um diese Anwender beim Transfer zu unterstützen.

Um diese Vision zu verwirklichen, arbeiten Themengruppen aus verschiedenen Forschungsbereichen zusammen. Für die Industrie ist TF 03 ein kompetenter Partner für den Transfer der Neuentwicklungen in der Katalyse von der Grundlagenforschung in die Anwendung. Sowohl in der heterogenen als auch in der homogenen Katalyse zielen mehrere Projekte mit der Industrie auf reaktionstechnische oder Upscaling-Aspekte. Zur Unterstützung dieser Aktivitäten betreibt und (teilweise) entwickelt TF 03 Versuchsanlagen unterschiedlichen Maßstabs (vom Mikroreaktor bis zum Miniplant-Maßstab), die Daten von hoher Qualität liefern.
Um eine kontrollierte Synthese von Katalysatoren zu garantieren, ist es wichtig, alle Teile der Synthese, wie Dosierung von Lösungen oder Fällungsmittel, Mischen, Kontrolle des pH-Wertes etc. zu überwachen. Das beinhaltet die Kombination verschiedener Reaktortechniken und analytischer Methoden. Ein detaillierteres Wissen über die Rolle der verschiedenen Parameter auf die Synthese minimiert auch das Risiko von Fehlschlägen beim Upscaling einer Katalysatorsynthese.

Zurzeit werden im TF 03 verschiedene moderne und nachhaltige katalytische Prozesse für die Fein- und Bulkchemie entwickelt. Das beinhaltet u. a. Untersuchungen zur Katalysatoraktivierung und -desaktivierung sowie An- und Abfahrverhalten.
Auch das Scale-up der Katalysatorsynthese gewinnt zunehmend an Bedeutung. Künftig wird mit ‚Data Science‘ im Rahmen des NFDI4Cat ein weiterer Schwerpunkt auf das Management von Forschungsdaten gelegt.