Road­map che­mi­sche Reaktionstechnik

In der über­ar­bei­te­ten Road­map Che­mi­cal Reac­tion Engi­nee­ring zei­gen die Expert:innen der DECHE­MA-Fach­sek­ti­on, dass che­mi­sche Ver­fah­ren und Pro­duk­te Ant­wor­ten auf vie­le der drän­gen­den Her­aus­for­de­run­gen lie­fern und die che­mi­sche Reak­ti­ons­tech­nik ist der Schlüs­sel zur Ent­wick­lung. Sie lei­ten den aktu­el­len For­schungs­be­darf in ver­schie­de­nen The­men­fel­dern ab und zei­gen anhand von sechs Fall­stu­di­en, wel­chen Her­aus­for­de­run­gen sich die Reak­ti­ons­tech­nik aktu­ell stellt.

Kli­ma­schutz, Nach­hal­tig­keit, die Trans­for­ma­ti­on der Ener­gie- und Roh­stoff­ver­sor­gung – alle Her­aus­for­de­run­gen, denen sich die che­mi­sche Indus­trie und ihre Abneh­mer gegen­über­se­hen, sind unmit­tel­ba­re Trei­ber für die Ent­wick­lung der che­mi­schen Reak­ti­ons­tech­nik. Die drit­te, aktua­li­sier­te und gründ­lich über­ar­bei­te­te Auf­la­ge der „Road­map Che­mi­cal Reac­tion Engi­nee­ring“ stellt des­halb nicht nur den aktu­el­len Stand der che­mi­schen Reak­ti­ons­tech­nik dar. Mit der For­mu­lie­rung aktu­el­ler For­schungs­be­dar­fe weist sie zugleich den Weg für die zukünf­ti­ge Ent­wick­lung. Sie liegt in eng­li­scher Spra­che vor, um einen wei­ten Adres­sa­ten­kreis zu errei­chen, und rich­tet sich an Fach­leu­te der che­mi­schen Reak­ti­ons­tech­nik und ver­wand­ter Dis­zi­pli­nen eben­so wie an Nach­wuchs­kräf­te, For­schungs­för­de­rer und alle an che­mi­schen Pro­zes­sen Interessierten.

Die Road­map Che­mi­cal Reac­tion Engi­nee­ring wur­de von der DECHE­MA-Fach­sek­ti­on Che­mi­sche Reak­ti­ons­tech­nik erar­bei­tet und basiert auf der fach­li­chen Exper­ti­se von über 50 Exper­tin­nen und Exper­ten aus Indus­trie und aka­de­mi­scher For­schung. Sie iden­ti­fi­zie­ren drei wesent­li­che Trends in tech­ni­scher Che­mie und Ver­fah­rens­tech­nik: das inte­grier­te Pro­dukt- und Pro­zess­de­sign, die Pro­zess­dia­gnos­tik anhand von Model­len, Ope­ran­do-Ana­ly­sen und Pro­zess­da­ten sowie die Elek­tri­fi­zie­rung che­mi­scher Pro­zes­se und die che­mi­sche Ener­gie­spei­che­rung. Die­se Trends zie­hen sich auch durch die The­men­fel­der, wel­che die Autor:innen im Detail beschreiben.

In der expe­ri­men­tel­len Reak­ti­ons­tech­nik geht es vor allem um die Aus­le­gung von Labor­re­ak­to­ren, High-Through­put-Metho­den und die mög­lichst in Echt­zeit und im Pro­zess statt­fin­den­den Mes­sun­gen. Mathe­ma­ti­sche Model­le und Simu­la­ti­on haben durch die dar­aus ent­ste­hen­den gro­ßen Daten­men­gen einen Auf­trieb erfah­ren; Trends wie die Anwen­dung von daten­ba­sier­ten Metho­den las­sen in den nächs­ten Jah­ren wei­te­re Fort­schrit­te erwar­ten; für ihre Anwen­dung bedarf es jedoch auch eines frei­en Zugangs zu den Daten und geeig­ne­ter Schnitt­stel­len und Model­le. Ein mög­lichst lücken­lo­ses Pro­zess­de­sign vom Labor bis zum indus­tri­el­len Pro­zess wird durch die vie­len Erkennt­nis­se leich­ter, ist aber bei wei­tem noch nicht Stan­dard. Neben wei­te­rer grund­le­gen­der For­schung sind hier auch Neu­ent­wick­lun­gen bei der Aus­rüs­tung in den Labors und Tech­ni­ka und den Appa­ra­ten in der indus­tri­el­len Pro­duk­ti­on notwendig.

Für alle die­se Berei­che stel­len die Expert:innen den Stand der Tech­nik und die Ent­wick­lun­gen der letz­ten Jah­re vor. Sie ver­säu­men aber auch nicht, auf bestehen­de For­schungs­be­dar­fe hin­zu­wei­sen und lis­ten detail­liert und geord­net die Fra­ge­stel­lun­gen auf, denen sich For­schung und Ent­wick­lung vor­ran­gig wid­men müssen.

Ergänzt wird die­se Posi­ti­ons­be­stim­mung von sechs Fall­stu­di­en, die zei­gen, wel­che Bedeu­tung der Reak­ti­ons­tech­nik in der Pra­xis nach wie vor zukommt: So wid­men sich gleich zwei Fall­stu­di­en der CO2-Reduk­ti­on, ein­mal bei der Tro­cken­re­for­mie­rung von Methan, zum ande­ren bei der elek­tro­ly­ti­schen Ver­ar­bei­tung von CO2. In einem ähn­li­chen Zusam­men­hang bewegt sich die Fall­stu­die zu Hoch­tem­pe­ra­tur­pro­zes­sen und einer mög­lichst ener­gie­spa­ren­den Gestal­tung der Reak­to­ren. Im Kon­text der Cir­cu­lar Eco­no­my muss beson­de­res Augen­merk dem Umgang mit Kunst­stof­fen gel­ten, der ein­mal aus der Per­spek­ti­ve der kon­trol­lier­ten Poly­me­ri­sa­ti­on, ein­mal mit Blick auf die Wie­der­auf­be­rei­tung durch Pyro­ly­se beleuch­tet wird. Die letz­te Fall­stu­die wid­met sich der Gewin­nung von phar­ma­zeu­ti­schen Wirk­stof­fen aus natür­li­chen Extrakten.

Die Road­map Che­mi­cal Reac­tion Engi­nee­ring spannt damit den wei­ten Bogen der che­mi­schen Reak­ti­ons­tech­nik und zeigt anschau­lich, wel­che wich­ti­ge Rol­le die­se Dis­zi­plin für die Bewäl­ti­gung anste­hen­der tech­ni­scher Her­aus­for­de­run­gen spielt.