Fraunhofer-Leitprojekt »ShaPID« – Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization
Fraunhofer-Leitprojekt »ShaPID« – Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization

Technologie-Portfolio

Grüne Katalysetechnik

Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen, erlauben eine Reaktionsführung unter milderen (und damit weniger energieintensiven) Bedingungen und ermöglichen höhere Selektivitäten und Ausbeuten. Leistungsfähige Katalysatoren sorgen so für ressourcenschonende Prozesse und bilden eine zentrale Säule der industriellen Nutzung nachwachsender Rohstoffe im Rahmen einer grünen Chemie der Zukunft. Im Teilprojekt 1 des Leitprojektes ShaPID werden neuartige Katalysatoren für chemische, elektrochemische und biotechnologische Prozesse entwickelt, die in den ShaPID Demonstratoren Anwendung finden. Die zu katalysierenden Reaktionen reichen von der gezielten CO2-Reduktion zu Ameisensäure über die Synthese von Diazoverbindungen und Butadien bis zur fermentativen (ganzzellkatalytischen) Produktion von Polymerbausteinen.

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Smarte Prozesstechnik

Das Technologiefeld »Smarte Prozesstechnik« umfasst zum einen die Gestaltung chemischer Prozesse in Richtung grüner und effizienter Chemieprozesse und zum anderen die entsprechende Apparate-, Reaktor- und Anlagentechnologie. Strategisch wird dabei die verfahrenstechnische Prozessintensivierung durch die Entwicklung und Realisierung von vorzugsweise kontinuierlichen Prozesstechniken unter Einsatz von maßgeschneiderten, gegebenenfalls mikroverfahrenstechnischen Reaktionsmodulen und Modulen für das Downstream Processing verfolgt. Auf Anlagenebene stehen wiederum modulare und skalierbare Anlagenkonzepte und Komponenten einschließlich deren Verschaltung im Vordergrund.

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Prozessintelligenz

Im Technologiefeld »Prozessintelligenz« werden wissens- und datenbasierte MSO-Techniken (Modellierung, Simulation, Optimierung) für ein optimiertes Modul- und Prozessdesign entwickelt und eingesetzt. Das Ziel hierbei ist die Identifizierung geeigneter Prozessfenster im Hinblick auf Effizienz, Produktivität und Produktqualität. Dazu entstehen Softwaremodule, die den Prozessbetrieb virtualisiert darstellen, um eine autonome Prozessführung zu realisieren.

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Prozess-Implementierung

Der Schwerpunkt der »Prozess-Implementierung« liegt auf der Entwicklung und dem Einsatz von Techniken, die die Nutzung der neuen, grünen Reaktions- und Verfahrenstechniken in einer Gesamtprozessumgebung erlauben, die für die erforderlichen physikalischen und virtuellen Schnittstellen sorgen und eine entsprechende Prozesssteuerung und Automation ermöglichen. Gerade die Realisierung chemischer Prozesse unter Implementierung neuer Technologien erfordert die objektive Analyse und Bewertung der Zielgrößen 'Greeness' und 'Efficiency' – ein Markenzeichen von Fraunhofer. Entsprechend werden sog. Green Metrics Tools entwickelt und eingesetzt, die sich von Life Cycle Assessment (LCA) und Systemanalyse bis hin zu Toxizitätsbewertungen und Aspekten der REACh-Verordnung erstrecken.

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