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Das DECHEMA-Forschungsinstitut gehörte 2015 zu den Gründungsmitgliedern der Zuse-Gemeinschaft. Mit dem Vorsitzenden des DFI Prof. Dr. Jens Schrader sprachen wir über die Vielfalt der Forschungslandschaft bei Zuse und den neuen Zuse-Cluster Bioökonomie.

Erzählen Sie doch kurz etwas über die Zuse-Gemeinschaft: Wozu ist sie da und was möchte sie erreichen?

Prof. Dr. Jens Schrader, Vorsitzender des DECHEMA-Forschungsinstituts

Jens Schrader: Die Zuse-Gemeinschaft ist der Zusammenschluss der industrienahen, privatwirtschaftlich organisierten Forschungseinrichtungen in Deutschland. Davon gibt es etwa 130 – 75 sind inzwischen in der Zuse-Gemeinschaft organisiert. Das gemeinsame Merkmal ist ihre Gemeinnützigkeit und Nähe zum Mittelstand sowie die Ausrichtung auf spezifische Branchen.

Welche Forschungsfelder deckt die Zuse-Gemeinschaft ab?

Die Forschungsfelder umfassen alles, was momentan gesellschaftliche Relevanz hat: von Energie über Materialien bis hin zu Informatik, Biotechnologie und Medizin ist alles dabei. Diese sehr breite Aufstellung zeigt auch die Branchenoffenheit der Institute in der Zuse-Gemeinschaft. Sie sind jeweils historisch gewachsen und mit den speziellen Problemen und Bedürfnissen ihrer Branchen bestens vertraut – daraus hat sich ein besonderes Vertrauensverhältnis zu den mittelständischen Firmen aufgebaut. Diese schätzen das flexible und schnelle Handeln der Institute sowie ihre langjährige Expertise und anwendungsorientierte Denkweise.

Und welche Rolle spielt das Thema Bioökonomie in der Zuse-Gemeinschaft?

© DECHEMA-Forschungsinstitut / Stefan Streit Fotografie

Viele Institute in der Zuse-Gemeinschaft beschäftigen sich mit F&E-Themen im Bereich Bioökonomie. Wir decken dabei die Forschung entlang der gesamten Wertschöpfungskette ab: von den verschiedenen biologischen Rohstoffen bis zu innovativen Produktionstechnologien und biobasierten Materiallösungen. Einige Institute sind auch in der professionellen Bewertung von Nachhaltigkeit erfahren. Im April haben wir mit ca. 20 Instituten den Themencluster Bioökonomie gegründet –passend zum BMBF Wissenschaftsjahr. Auf diese Weise wollen wir die internen Synergien noch stärker nutzen und die Sichtbarkeit der Zuse-Gemeinschaft in Politik und Gesellschaft weiter erhöhen. Cluster zu anderen Schlüsselthemen sollen folgen.   Auf der Zuse-Homepage lassen sich die Institute nach Biotechnologie, aber auch nach allen anderen wichtigen Technologiefeldern sortieren. Ein Besuch lohnt sich!

Die Zuse-Gemeinschaft vertritt die Interessen unabhängiger privatwirtschaftlich organisierter Forschungseinrichtungen. Dem technologie- und branchenoffenen Verband gehören bundesweit über 70 Institute an. Als praxisnahe und kreative Ideengeber des deutschen Mittelstandes übersetzen sie die Erkenntnisse der Wissenschaft in anwendbare Technologien und bereiten so den Boden für Innovationen, die den deutschen Mittelstand weltweit erfolgreich machen.

Zum Cluster Bioökonomie in der Zuse-Gemeinschaft

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Wir leben in einer digitalen Welt – nahezu alles und jeder ist vernetzt, Informationen und Services sind rund um die Uhr verfügbar. Und doch gibt es nach wie vor Bereiche, die sich nicht digitalisieren lassen. Dazu gehören vor allem Konferenzen und Messen, die vom persönlichen Kontakt von Angesicht zu Angesicht leben – zumindest war das die Annahme „Prä-Pandemie“. Der weltweite Ausbruch von COVID19 hat die Grenzen dessen, was digital möglich ist, verschoben.

Eine der ersten Veranstaltungen der DECHEMA, die das zu spüren bekam, war die gemeinsame Abschlusskonferenz der beiden EU-Projekte INSPIREWATER und SPOTVIEW, die am 25. und 26. März in Brüssel stattfinden sollte. Das EU-finanzierte Projekt INSPIREWATER forscht seit 2016 nach neuen Lösungen für effizientes Wasser-Management in der Prozessindustrie. Nach einer Projektlaufzeit von 42 Monaten sollten nun die Ergebnisse mit den Konferenzbesuchern geteilt werden. Während das Datum der Konferenz immer näher rückte, wurde schnell klar, dass die Veranstaltung zum Schutze der Besucher nicht wie geplant stattfinden konnte. Statt die Konferenz abzusagen, entschieden sich die Veranstalter für das Wagnis Web-Konferenz. Welche Herausforderungen sich aus dieser Entscheidung ergaben, was positiv lief und was sie beim nächsten Mal anders machen würden, lesen Sie hier.

Offline zu online passiert nicht im Handumdrehen

Die Herausforderungen waren vielfältig und natürlich mit hohem Zeitdruck verbunden. Räumlichkeiten sowie Catering wurden abgesagt, alle Konferenz-Speaker mussten informiert und über das weitere Vorgehen unterrichtet werden. Besonderes Augenmerk lag hier darauf, die Sprecher*innen für die Online-Konferenz zu gewinnen. Dafür mussten die Vorträge angepasst und die Zustimmung zur Aufnahme der Vortragenden eingeholt werden. Zudem mussten die Organisatoren das komplette Programm der Konferenz ändern, damit es auch als Online-Veranstaltung funktionieren würde.

Von offline zu online bedeutet auch, dass ein entsprechendes Webkonferenztool benötigt wird. Ist dieses gefunden, müssen sämtliche Speaker*innen ein Training erhalten, um ihren Part einwandfrei durchführen zu können.

Visual Artist Blanca Tulleuda

Selbstverständlich wird auch eine Moderation benötigt, die gekonnt durch die Online-Veranstaltung führt. Noch mehr als bei einer herkömmlichen Veranstaltung sind visuelle Hilfsmittel nötig, um die „Besucher“ oder besser „Viewer“ bei der Stange zu halten. Hierfür engagierten die Organisatoren einen sogenannten Visual Online Artist, der die Ergebnisse der Konferenz auf unterhaltsame und einprägsame Weise festhielt.

Es reicht natürlich nicht aus, aus einer physischen eine Web-Konferenz zu machen – man muss es auch kommunizieren. Was wäre dafür besser geeignet als das World Wide Web? Die Veranstaltung wurde auf diversen Kommunikationsplattformen erneut im neuen Gewand beworben, um möglichst viele potenzielle Besucher zu erreichen. Bereits registrierte Personen wurden über Veränderungen informiert und nach einer gründlichen Testphase wurde die Registrierung für neue Teilnehmer geöffnet.

Der Aufwand hat sich gelohnt: Die Konferenz war ein voller Erfolg

Trotz der Kurzfristigkeit ist es den Organisatoren gelungen, eine erfolgreiche Web-Veranstaltung auf die Beine zu stellen. Am Tag der Konferenz loggten sich über 100 Teilnehmer ein und blieben konstant dabei – ein großer Erfolg, ist doch die Hemmschwelle „einfach zu gehen“, online deutlich niedriger. Das interessante Programm und die Auswahl der Speaker*innen haben maßgeblich dazu beigetragen.

Begrüßung durch die drei Moderatoren

Zum Thema „Challenges for Water Management in Industry“ kamen Niels Groot von DowBenelux, Sophie Carler von Jernkontoret the Swedish Steel Producers Association, Jori Ringman von Confedaration of European Paper Industries sowie Bettina Doeser  eine Vertreterin der Europäischen Kommission und Head of Clean Water Unit miteinander ins Gespräch.

Auch der zweite Konferenztag hatte mit fast 100 Teilnehmern eine mit Offline-Veranstaltungen vergleichbare Publikumsgröße. Das Programm startete mit einem Wrap-up des Vortages gefolgt von

Keynote-Vorträgen über den Energie-Fußabdruck von Wasserbehandlung (Joachim Koschikowski – Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE), den Wasser-Fußabdruck und die Finanzierung von industriellem Wassermanagement durch „Blue Bonds“ (Jaap Feil – iWater – Water Footprint Implementation) sowie über die Bedeutung und den „wahren“ Wert des Wassers (Thomas Track – DECHEMA).

Ergebnis der Podiumsdiskussion

In der anschließenden Podiumsdiskussion wurde die Frage „How to save costs with water in industry?“ erläutert und nach einer kurzen Kaffeepause ging es mit den Ergebnissen der beiden Projekte INSPIREWATER und SPOTVIEW zu den Aspekten ganzheitliches

Wassermanagement, Umweltauswirkungen von Wasseroptimierungsstrategien sowie die ökologische und wirtschaftliche Bewertung von Lösungen für die Rückgewinnung von Ressourcen in der Prozessindustrie weiter.

Positives Feedback von allen Seiten: Das sagten die Teilnehmer

Das Wichtigste an einer Konferenz ist natürlich, dass die Inhalte einen Mehrwert für das Publikum bieten. Hier konnten INSPIREWATER und SPOTVIEW mit interessanten Präsentationen und Diskussionen punkten. Die Teilnehmer lobten vor allem die Beispiele und Fallstudien aus dem industriellen Wassermanagement, die ganzheitliche Sichtweise sowie die Zahlen und Erklärungen zum Wasserfußabdruck. Die große Vielfalt an Beiträgen – Keynotes, Podiumsdiskussion, Ergebnisse und Zeichnungen – wurden ebenfalls lobend erwähnt. Überzeugen konnten auch die Referenten, sowohl mit ihren spezifischen Themen als auch mit ihrer sehr guten Präsentationsweise.

Durch die Veränderung von offline zu online gab es natürlich auch noch einige andere Aspekte, die von den Teilnehmern bewertet werden konnten. Positiv fiel hier die Möglichkeit zur Interaktion durch den Chat auf – so konnten die Teilnehmer dynamisch auf die präsentierten Inhalte reagieren und Fragen stellen. Besonders begeistert wurden die Illustrationen von Blanca Tulleuda aufgenommen – diese halfen, das Gesagte besser im Gedächtnis zu behalten und sorgten zudem für einen gewissen Unterhaltungseffekt.

Obwohl Podiumsdiskussionen ein typischer Bestandteil von Offline-Veranstaltungen sind, haben sie auch in der Online-Version gut funktioniert. Das hing maßgeblich mit der exzellenten Moderation durch den Journalisten Brian Maguire zusammen. Er moderierte in einer lockeren und unterhaltsamen Weise und führte zeitlich perfekt abgestimmt durch das Programm. Die große Herausforderung der Übertragungstechnik wurde ebenfalls gut gemeistert: Das Webkonferenztool funktionierte über die zwei Tage ohne größere Probleme.

Tipps fürs nächste Mal: So können Web-Konferenzen verbessert werden

Raum für Weiterentwicklung gibt es immer – so hatten die Teilnehmer auch konstruktive Tipps, wie eine Online-Veranstaltung zukünftig noch besser gestaltet werden könnte. Besonders bei der digitalen Präsentation von Inhalten ist weniger mehr. Möglichst wenig Text auf den Folien erleichtert die Aufnahme relevanter Informationen. Die Teilnehmer wünschten sich außerdem mehr Zeit für die Beantwortung ihrer Fragen und auch für die Diskussion nach den Keynote-Vorträgen. Auch noch mehr Interaktivität war gewünscht – zum Beispiel die Möglichkeit, in Untergruppen mit Workshop-Charakter diskutieren zu können. Interaktive Umfragen nach der Podiumsdiskussion kamen ebenfalls als Vorschlag. Der Wunsch, die Redner*innen auch während ihres Vortrags sehen zu können, zeigt dann auch die (initialen) Einschränkungen einer Webkonferenz. Hier kann durch eine Übertragung via Kamera zukünftig Abhilfe geschafft werden.

Fazit: Nicht einfach, aber machbar

Gerade durch den hohen Zeitdruck und die fehlende Vorerfahrung war es mit viel Aufwand verbunden, die Abschlusskonferenz der beiden Projekte INSPIREWATER und SPOTVIEW in eine Webkonferenz zu verwandeln. Nichtsdestotrotz war die Veranstaltung ein toller Erfolg und ist von den Teilnehmern gut angenommen worden. Sicherlich ist der persönliche Kontakt und der Austausch vor Ort ein Faktor, der sich online nicht reproduzieren lässt. Dennoch sind Webkonferenzen in Ausnahmesituationen ein gutes Tool, um den Austausch von Wissen aufrecht zu erhalten.

Sie interessieren sich für das vollständige Recap der Konferenz sowie die Ergebnisse des Projekts? Dann besuchen Sie gern die INSPIREWATER-Webseite oder schauen sich die Projekt-Broschüre an.

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Faszinierende Grundlagenforschung, neue Funktionsmaterialien und dynamische Strukturen, die ganz neue Verfahren zugänglich machen: Die „MOF-Szene“ ist enorm vielfältig – und trotzdem kann eine Tagung alle Stakeholder integrieren. Warum das so ist und wo zur Zeit die Forschungsschwerpunkte bei metallorganischen Frameworks und anderen porösen Materialien liegen, hat uns Prof. Dr. Stefan Kaskel erzählt:

Die MOF findet 2020 bereits zum 7. Mal statt. Was zeichnet diese Konferenz aus Ihrer Sicht besonders aus?

Prof. Dr. Stefan Kaskel ist Professor für Anorganische Chemie an der TU Dresden und Abteilungsleiter Chemische Oberflächen- und Reaktionstechnik am Fraunhofer Institut für Werkstoff-und Strahltechnik (IWS) in Personalunion. Er ist Chairman der MOF 2020.

Die ersten MOFs wurden Ende der 90er Jahre „gefunden“ und im Milligramm-Maßstab synthetisiert. Seitdem hat sich unglaublich viel getan; heute haben wir eine große Community, die gleichzeitig sehr breit und interdisziplinär aufgestellt ist.

Die erste MOF-Tagung fand 2008 in Augsburg statt. Damals ging es vor allem um das gegenseitige Kennenlernen und um die „klassischen“ Themen wie MOF-Synthese und Adsorptionsanwendungen, z.B. für die Speicherung von Wasserstoff oder Erdgas.

Heute hat sich das Feld sehr stark gewandelt und differenziert. Im Bereich der Anwendung wird vor allem an optischen und elektronischen Funktionsmaterialien geforscht. Dabei geht es nicht nur um die Funktionalität selbst, sondern auch die Integration in Devices oder Bauteile. Dafür müssen MOFs als Schichten oder Nanopartikel hergestellt oder in Membranen integriert werden.

Welche Rolle spielt die Grundlagenforschung?

Die neuen Erkenntnisse der Grundlagenforschung sind faszinierend: Dort werden die Mechanismen bei der Bildung der Materialien untersucht. Durch Verfahren wie die Transmissions-Elektronenspektroskopie  ist eine noch genauere Charakterisierung möglich geworden. Eigenschaften und Feinstruktur von MOFs hängen eng miteinander zusammen. Dynamische MOFs zeigen ein reversibles Öffnen und Schließen der Porenstruktur, ein einzigartiges Verhalten im Vergleich zu klassischen starren Adsorbentien; das lässt sich mit in situ- oder Operando-Methoden beobachten. Das Verständnis der physikalischen Grundlagen und der Festkörperchemie ist gerade auch bei jüngeren Forschern ein großes Thema.

Das Themengebiet, das die MOF adressiert, ist extrem breit. Was ist die gemeinsame Schnittmenge, und wie würden Sie das Verhältnis zwischen sehr spezialisierten Sessions und Konferenzteilen, die sich mehr oder weniger an alle Teilnehmer richten, beschreiben?

Da alle Aspekte miteinander zusammenhängen, ist die Community noch nicht „zerfallen“. Es gibt einige Sessions und Plenarvorträge, die für alle interessant sind, die sich irgendwie mit MOFs befassen. Andere Themen wie die Funktionsmaterialien sind dann spezieller. Insgesamt ist die Community erfreulich interdisziplinär.

Was können speziell erfahrene Wissenschaftler, Nachwuchswissenschaftler und Industrievertreter von der MOF 2020 erwarten?

Von Tony Boehle – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27335434

Für jüngere Wissenschaftler bieten wir zwei Workshops an: Die MOF 2020 Expert View Series ist ein Tutorial zum Einsatz von MOFs von den Grundlagen bis zur Anwendung und richtet sich besonders an Doktoranden oder Wissenschaftler mit anderen Forschungsschwerpunkten. Beim Young Investigators Forum können Doktoranden und PostDocs ihre eigene Forschung präsentieren.

Industrievertreter haben bei einem eigenen Workshop die Gelegenheit, sich über Synthese, Verarbeitung und Anwendungen von MOFs und porösen Polymeren in der Praxis zu informieren.

Womit beschäftigen Sie sich in Ihrer eigenen Forschung derzeit am intensivsten?

Wir beschäftigen uns mit dynamischen MOFs, die ihre Struktur responsiv ändern, wenn bestimmte Moleküle selektiv aufgenommen werden. Um diese Responsivität besser zu verstehen, kombinieren wir in-silico-Simulationen, Synthese und Analytik. Das ist extrem spannend für Trennprozesse, weil sich die Selektivität enorm erhöht.

Von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung, vom Doktoranden bis zum Industrieexperten – die 7th International Conference on Metal-Organic Frameworks and Open Framework Compounds vom 20.-23. September 2020 in Dresden hat für jeden etwas zu bieten. Mehr unter https://dechema.de/en/MOF2020.html

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Von Tony Boehle – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27335434

Metallorganische Gerüstverbindungen oder MOFs gehören vielleicht zu den spannendsten Materialklassen überhaupt. Die Vielfalt der möglichen Zusammensetzungen, Strukturen und Oberflächeneigenschaften eröffnet eine enorme Breite möglicher Anwendungsgebiete. Das zeigt ein Blick auf einige beispielhafte Veröffentlichungen der letzten Monate:

  • Eines der vielbeachteten Einsatzgebiete von MOFs ist die Abtrennung von CO2 aus feuchten Gasströmen. Bisher bereitet das große Probleme, weil die Wassermoleküle mit CO2 um die Bindungsstellen an vielen adsorptiven Materialien konkurrieren. Wissenschaftler der Polytechnischen Hochschule Lausanne um Peter Boyd screenten mit einem Computermodell 325.000 metallorganische Gerüstverbindungen auf ihr Adsorptionsverhalten. Dabei stießen sie auf 35 Strukturen, die CO2 aus nassen Abgasen filtern können. Der Trick: Die Materialien verfügen über getrennte Bindungsstellen für Wasser bzw. für CO2. So wird die Konkurrenz der beiden Moleküle vermieden. Die Ergebnisse aus dem Rechner konnten an zwei Materialien bereits verifiziert werden – sie eignen sich besser als bisher verfügbare Zeolithe und ähnliche Materialien zur CO2-Abtrennung aus feuchter Umgebung. (Publikation in Nature)
  • Ein Team der Universität Manchester stellte im November Ergebnisse zum Einsatz von MOF gegen Luftverschmutzung durch Stickoxide vor. Das „Manchester Framework Material 520 – MFM-520“ adsorbiert 4,2 mmol NO2-Dimere pro g. Behandelt man das MOF anschließend mit Wasser in Luft, wird das NO2 quantitativ zu HNO3 umgewandelt, und das MOF wird vollständig regeneriert. Damit steht ein neues edelmetallfreies Material für die Denitrifikation von trockenen und feuchten Gasströmen zur Verfügung. (Webseite der Universität Manchester)
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  • Auch andere gefährliche Substanzen lassen sich mit Hilfe von MOFs aus der Atemluft entfernen: Im Journal der American Chemical Society berichten Wissenschaftler aus den USA und China über den Einsatz von MOFs, um chemische Kampfstoffe aus der Luft unschädlich zu machen. Bisherige Ansätze scheiterten daran, dass für die Hyrolyse der Nervengifte alkalische Lösungen mit flüchtigen toxischen Basen benötigt wurden. Die Forscher der Nordwestern University und ihre Partner kombinieren MOFs auf Zirkonium-Basis mit linearem Polyethylimin, einer festen Base. Der Verbundstoff speichert genug Wasser aus der Luftfeuchtigkeit, um die Hydrolyse ohne flüssiges Wasser zu ermöglichen. Er lässt sich auf Textilien auftragen und kann so beispielsweise in Luftfiltern oder Schutzanzügen eingesetzt werden. (Artikel im J. Am.Chem. Soc.)
  • Doch der Einsatz von metallorganischen Gerüstverbindungen beschränkt sich nicht nur auf die Abtrennung von Gasen. So berichteten Wissenschaftler kürzlich in Nature Communications über Wege, MOFs so zu designen, dass sie als Katalysatoren bei der Wasserelektrolyse die Sauerstoffentstehung fördern. Dabei werden Verknüpfungen innerhalb des MOF entfernt; anstelle von Liganden mit mehreren Koordinationsstellen werden einfache Liganden eingesetzt, so dass die Netzwerkstruktur Lücken bekommt („missing linkers“). Erste experimentelle Ergebnisse bestätigen die Berechnungen und lassen darauf schließen, dass durch diese Methoden auch MOFs für andere katalytische Reaktionen optimiert werden können. (Artikel in Nature Communications)

Mehr Aktuelles zu metallorganischen Gerüstverbindungen gibt es bei der 7th International Conference on Metal-Organic Frameworks and Open Framework Compounds vom 20 – 23 September 2020 in Dresden. Bis 14. Februar 2020 können Sie Ihren Beitrag einreichen.

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Die Diskussion zur Digitalisierung in der chemischen Industrie schwankt zwischen Enthusiasmus und Ängsten – Zeit, die Diskussion anhand konkreter Beschreibungen zu führen. Das wollen wir in den nächsten Monaten in einer losen Serie tun.

Über die Veränderung der Arbeitswelt durch Digitalisierung und von neuen Geschäftsmodellen wird viel gesprochen. Deutlich wird dies durch allgegenwärtige Begriffe wie Künstliche Intelligenz, Blockchain, Big Data, 5G, Internet of Things und – als Zusammenfassung aller Aspekte im industriellen Umfeld – die Industrie 4.0. Auch Ängste sind mit diesem Trend verbunden. Wird Digitalisierung viele Berufe – vielleicht sogar den eigenen – überflüssig machen? Haben wir die Anlagen denn überhaupt noch unter Kontrolle, wenn sie nur noch von Algorithmen gesteuert werden?

Auf der anderen Seite gibt es aber auch die Enthusiasten, die durch die Digitalisierung die Lösung oder zumindest Unterstützung zur Lösung nahezu aller Herausforderungen sehen. Ein Grund für die großen Unterschiede in diesen Positionen ist eine Diskussion, die zumeist auf einem sehr hohen Abstraktionslevel geführt wird: Es werden Technologien allgemein betrachtet und ungefähre Anwendungsfälle beschrieben, ohne jedoch auf die konkrete Umsetzung in einem Bereich einzugehen.

Es ist an der Zeit, konkreter zu werden

Dies ist in Zukunftsdiskussionen durchaus zulässig und eine Vision kann man nicht entwerfen, wenn man sich in Details verliert. Manchmal ist es aber gerade bei Zukunftsfeldern an der Zeit, die Abstraktion zu reduzieren und bei der Beschreibung etwas konkreter zu werden. Durch diese konkreten Betrachtungen werden auch Chancen und Einschränkungen in spezifischen Einsatzfeldern deutlich. Zudem können die nötigen Schritte zur Umsetzung aufgezeigt werden.

In den nächsten Monaten werden wir hier Themen der Digitalisierung in der Prozessindustrie Betrachten. Zum Einstieg gibt es ein Ergebnispapier aus dem Workshop Digitalisierung elektrochemischer Prozesse, der dieses Jahr im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme InnoEMat durchgeführt wurde. Mitte Dezember organisierte Covestro die Chemalytix-Konferenz zu Data Science und Chemie – wir werden berichten. Ein Whitepaper zur Sensorik für die Digitalisierung chemischer Produktionsanlagen aus einem Workshop, der dieses Jahr bei der DECHEMA stattgefunden hat, wird in Kürze veröffentlich – auch dazu bald mehr an dieser Stelle.

Stichwort „Blockchain“

Außerdem schauen wir im kommenden Jahr auch auf eine konkrete digitale Technologie, mit einem Überblick über Blockchain, in dem wir darauf eingehen, was Blockchain überhaupt ist und welche Chancen und Einschränkungen diese Technik beim Einsatz in der Prozessindustrie hat. Auch das Thema Künstliche Intelligenz in der chemischen Industrie werden wir beleuchten. Mit dem Projekt KEEN startet im April ein BMWi gefördertes großes Verbundvorhaben zu diesem Thema.

Vielfältige Aktivitäten gibt es bereits im Bereich der Modularen Produktion, wobei die Modularisierung neben der Hardwareebene auch in der Automatisierungstechnik und Prozesssteuerung umgesetzt werden muss. Die Modularisierung wird ein Fokusthema auf der ACHEMA 2021 sein und daher auch hier einen besonderen Fokus erhalten.

Sensorik als Grundlage für Digitalisierung sind

Jede Intelligenz, ob klassisch oder künstlich, benötigt Sinnesorgane, um die nötigen Informationen für Entscheidungen zu erhalten. Daher ist Sensorik und Messtechnik ein zentrales Element der Digitalisierung das uns über das bereits erwähnte Whitepaper hinaus beschäftigen wird. Der Arbeitskreis Prozessanalytik hat beim Herbstkolloquium gerade 15 Jahre Trialog zwischen Anwendern, Herstellern und Akademia gefeiert und im Mai findet die europäische Konferenz für Prozessanalyse und –steuerung EuroPACT in Kopenhagen statt. Auch die Prozessanalytik wird ein Kongressthema auf der ACHEMA 2021 sein und entsprechend Platz in unserem Blog finden.

Neben der Digitalisierung in Produktionsprozessen spielt auch die Digitalisierung der Forschung und Entwicklung eine immer größere Rolle und natürlich werden wir auch hierzu berichten. Zum Labor im Zeitalter der Digitalisierung findet im März das PRAXISforum Lab of the Future statt. Ebenfalls im nächsten Jahr starten die Initiativen zur nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) in denen Datenmodelle und Infrastruktur zur Dokumentation und Bereitstellung von Forschungsdaten entwickelt werden.

Und was meinen Sie?

Es gibt also viel zu berichten. Wir werden versuchen, einen möglichst umfassenden Überblick in kurzen und fokussierten Beiträgen zu liefern. Mit Sicherheit ist die Aufzählung aber nicht vollständig und es gibt noch eine Vielzahl weiterer Themen und Veranstaltungen zur Digitalisierung in der chemischen Industrie.

Wenn Sie finden, eine wichtige Veranstaltung wurde hier vergessen und sollte Erwähnung finden, teilen Sie uns dies gerne in den Kommentaren mit.

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Die Milch macht’s – mit diesem Werbespruch sind Generationen von Kindern aufgewachsen, ebenso wie mit „dem Besten aus der Milch“. Bei den beworbenen Produkten durfte man allerdings gelegentlich leise zweifeln, was „das Beste aus der Milch“ sein sollte, handelte es sich doch in der Regel eindeutig um Süßigkeiten mit eher fraglichem ernährungsphysiologischem Wert.

Dabei enthält Milch eine ganze Menge ganz besonderer Inhaltsstoffe. So beschäftigen sich Forscher an der Universität Hohenheim mit funktionellen Peptiden, die aus Kasein-Vorstufen zugänglich sind und vielversprechende Eigenschaften mitbringen: Sie wirken blutdrucksenkend, immunmodulierend, oder sie steigern die Verfügbarkeit von Mineralien. Durch Verdauungsenzyme oder mikrobielle Fermentation lassen sie sich freisetzen; bis sie als wertvolle Zusatzstoffe für Lebensmittel zugänglich sind, ist es allerdings noch ein weiterer Weg, denn die Trennung von komplexen Proteingemischen ist alles andere als einfach.

Welche Ansätze die Wissenschaftler zur Fraktionierung von Peptiden verfolgen, stellt J. Hinrichs von der Uni Hohenheim beim Infotag „Neue techno- und biofunktionelle Eigenschaften in Lebensmitteln“ am 29. November 2019 in Frankfurt vor. K. Parschat von Jennewein Biotechnologie beschreibt in ihrem Vortrag die Rolle humaner Oligosaccharide. Mehr

Milch enthält aber nicht nur Proteine und Peptide, sondern auch Oligosaccharide. Diese sind arttypisch und äußerst vielfältig. In menschlicher Muttermilch sind mehr als 150 strukturell unterschiedliche humane Oligosaccharide (HMO) bekannt, die nach Laktose und Fett den drittgrößten Bestandteil von Muttermilch darstellen. Die Milch von Kühen, Schaften oder Ziegen weist 100-1000 mal geringere HMO-Konzentrationen auf – einer der Gründe, warum Stillen immer noch das Beste für Babies und „normale“ Kuhmilch für die ungeeignet ist. In der kindlichen Entwicklung tragen HMO zur Etablierung eines gesunden Darmmikrobioms bei und können das Risiko von bakteriellen und viralen Infektionskrankheiten mindern. Können Kinder nicht gestillt werden, fehlte ihnen dieser Faktor bisher, denn die Herstellung von komplexen Zuckern im industriellen Maßstab war bis vor kurzem nicht möglich. Doch seit kurzem stehen fermentative Verfahren zur Verfügung, mit denen zumindest einige HMO im Multitonnen-Maßstab hergestellt werden können. Erste klinische Studien weisen auf positive Effekte für die Säuglingsernährung hin (hier gibt’s mehr zum Thema).

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Precision Medicine – where Bioinformatics & Medical Informatics meet. That was the general topic for the German Conference on Bioinformatics in Heidelberg from 16-19 September 2019. Participants had a great time – not only with a lot of cutting-edge science, but also some rather unexpected discoveries…

The German Conference on Bioinformatics (GCB) is an annual, international conference devoted to all areas of bioinformatics and meant as a platform for the whole bioinformatics community. Recent meetings attracted a multinational audience with 250 – 300 participants each year.
In 2019, the conference focused on bringing physicians, bioinformatics & medical informatics together and aimed to showcase applications and opportunities beyond.

Everything is ready…

And here we go

Inspiring talks on cutting-edge science…

… lessons learned…

…and yes, cats!

Great atmosphere for the evening lecture

And the FaBI Dissertation Award goes to…

Dr. Kai Dührkop (Friedrich-Schiller-Universität Jena) received the Dissertation Award 2019 of the Bioinformatics Working Group (FaBI). He developed a highly performative, transdisciplinary method for the rapid identification of small molecules from tandem mass spectra. These are an important tool in medical analytics, metabolome research and the search for biomarkers in pharmaceutical research. Its focus are fragmentations of unknown molecules. New algorithms allow for the informatic registration of complex splits in mass spectra. By comparing numerous alternative disintegration pathways, the computer identifies the most plausible structures. Kai Dührkop’s methodology is the basis for analytical software that is now used in laboratories.

A group photo from above

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In the middle of a hot summer, c. 1,500 researchers gathered in Aachen to discuss the latest trends in catalysis at EuropaCat in Aachen. As always, the catalysis community let us be part of the event via Twitter (#EuropaCat2019) – we have collected some of the highlights of the conference.

The claim of EuropaCat 2019 „Catalysis without Borders“ drew some attention in advance:

Science,…

…awards…

…things to see in the exhibition…

…cooperation…

… and fun!

Leaving with a teardrop in the eye after a great event:

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Wie lassen sich Stadtquartiere ressourceneffizienter gestalten? Darüber diskutierten rund 130 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Wissenschaft, Wirtschaft und Kommunen bei der Auftaktveranstaltung der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Stadtquartiere für die Zukunft – RES:Z“ am 5. und 6. Juni in Frankfurt am Main. Ansätze gibt es viele, von der Begrünung bis zur Erstellung urbaner Gebäude-Material-Kataster und der Erarbeitung von Planungstools. In den kommenden 3 Jahren sollen sie in 11 Projekten weiterentwickelt werden.

Bereits heute lebt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten. Diese sind für bis zu 70% des weltweiten Ressourcenverbrauchs verantwortlich. Vor dem Hintergrund der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie und der Umsetzung der Sustainable Development Goals müssen Städte energie- und rohstoffeffizient sowie klimaangepasst weiter entwickelt werden.

Hier setzt die Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Stadtquartiere für die Zukunft – RES:Z“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) an. Die 11 inter- und transdisziplinären Projekte entwickeln unter aktiver Einbindung von über 20 Modellkommunen umsetzungsorientierte Konzepte für Wasserwirtschaft, Flächennutzung und Stoffstrommanagement auf der Ebene des Stadtquartiers und erproben diese in der Realität, um so einen Beitrag zur nachhaltigen Gestaltung von Städten zu leisten.

Zur Auftaktveranstaltung der Fördermaßnahme RES:Z wurden am 5. und 6. Juni 2019 rund 130 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Wissenschaft, Wirtschaft und Kommunen im DECHEMA-Haus in Frankfurt am Main begrüßt. In Form von Tandemvorträgen der meist wissenschaftlichen Projektleitung und Vertreterinnen und Vertretern der involvierten Kommunen wurden die geplanten Arbeiten der Projekte sowie die spezifischen Ziele der jeweiligen Kommunen anschaulich vorgestellt, was zu einem regen und interessierten Austausch beitrug. Diskutiert wurden Aspekte zur Entwicklung von übergreifenden Planungsinstrumenten für die integrative Stadtentwicklung und zur Gestaltung des Straßenraums vor dem Hintergrund unterschiedlicher Anforderungen der Nutzung (z.B. Mobilität, Wasserwirtschaft, Stadtplanung) und den Herausforderungen des Klimawandels (Hitze, Starkregenereignisse). Weitere Themen waren die Bedeutung sowie die ökologischen und sozialen Leistungen von urbanen Grünflächen und Möglichkeiten der Begrünung von Fassaden und Hausdächern für eine Verbesserung des städtischen Mikroklimas. Vorgestellt wurden darüber hinaus Ansätze für eine optimierte Nutzung von Wohnraum, um Flächenversiegelung zu vermeiden und zur Schließung von Stoffkreisläufen durch die Erstellung von Gebäude-Material-Katastern und von Konzepten zur Nutzung von Sekundärrohstoffen aus dem Rückbau von Gebäuden.

Zwei Impulsvorträge zur urbanen Transformation sowie – als Blick über den Tellerrand – zu Städten der Zukunft in Asien mit Beispielen zu aktuellen Entwicklungen in Korea. ergänztentenn die Präsentationen der RES:Z-Projekte. z

Die Veranstaltung wurde von der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. organisiert, die das wissenschaftliche Querschnittsprojekt ReQ+ zur Fördermaßnahme RES:Z koordiniert. Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und StadtLand GmbH. Aufgaben von ReQ+ ist die inhaltliche Vernetzung der RES:Z-Projekte und die Unterstützung des Ergebnistransfers in die kommunale Praxis.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.bmbf.ressourceneffiziente-stadtquartiere.de 

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Welche Rolle könnte Methanol als Energieträger und Plattformchemikalie der Zukunft spielen? Diese Frage hat Hans Jürgen Wernicke durch seine gesamte Berufslaufbahn begleitet – und auch beim DECHEMA-Kolloquium anlässlich seines 70. Geburtstages ist der Blick nicht nur auf den aktuellen Stand der Technik, gerichtet, sondern darüber hinaus auf die Einsatzmöglichkeiten von Methanol in der nahen und mittleren Zukunft. Wir sprachen mit dem früheren DECHEMA-Vorsitzenden darüber, was ihn an Methanol so fasziniert:

Dr. Hans Jürgen Wernicke

Herr Dr. Wernicke, welche Rolle hat Methanol in Ihrer Laufbahn gespielt?
Methanol hat mich über meine gesamte Berufslaufbahn begleitet. Bei Linde haben wir einen Reaktor entwickelt, der unter anderem für die stark exotherme Synthese von Methanol dient, bei der Süd-Chemie (heute Clariant) waren und sind  Methanolkatalysatoren ein wichtiger Teil des Geschäfts und wurden kontinuierlich verbessert  – ich war also immer in der einen oder anderen Weise mit Methanol befasst.

Wo sehen Sie die größten Potenziale für den Einsatz von Methanol in der nahen und in der mittleren Zukunft?
Das größte Potenzial sehe ich darin, CO2 zu recyceln und mit „grünem“ Elektrolysewasserstoff zu nachhaltigem Methanol umzusetzen. Methanol lässt sich vielseitig einsetzen, z.B. als hochoktaniger  Kraftstoffzusatz oder weiterverarbeitet  als Benzin oder Diesel. Über die in großem Maßstab realisierte  Herstellung von Olefinen aus Methanol lässt sich  die gesamte petrochemische Prozesskette  abbilden. Methanol könnte so wesentlich zum  Ersatz fossiler Rohstoffe beitragen. Die Handhabung von Methanol ist Stand der Technik, es  ist ein flüssiger Energieträger, für den, anders als z.B. bei  Wasserstoff oder den Ladestationen für Batterien, nicht in eine neue Infrastruktur investiert werden müsste. .

Warum werden diese Potenziale bisher nicht genutzt – welche technischen oder sonstigen Hürden stehen dem im Wege?
Da gibt es mehrere Gründe: Der zur CO2-Hydrierung benötigte Elektrolysewasserstoff –  insbesondere  aus regenerativen Energiequellen –  ist noch zu teuer. CO2 ist dagegen leicht abzutrennen und in großer Menge verfügbar, vor allem aus industriellen Quellen. Die zweite Hürde ist die generelle  Akzeptanz: Wenn die Öffentlichkeit überhaupt etwas über Methanol hört, dann als Giftstoff im Zusammenhang mit Schwarzbrennerei. Deshalb bestehen dort Vorbehalte. Technische Hürden sehe ich eigentlich nicht. In Island läuft seit 2012 eine Anlage, die „grünes“ Methanol aus CO2 und Wasserstoff produziert, der über Geothermie gewonnen wird. Seit 2015 produziert die Anlage 4000 t Methanol im Jahr, das als Benzinzusatz genutzt wird. Darüber hinaus laufen vielfältige Projekte im Rahmen von Kopernikus oder Carbon2Chem, um die technische Skalierbarkeit nachzuweisen und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

Mehr zum Thema Methanol, seiner Herstellung und seinen Einsatzmöglichkeiten beim DECHEMA-Kolloquium am 4. Juli 2019 – melden Sie sich jetzt kostenfrei an!

Hans Jürgen Wernicke wurde 1949 geboren und trat nach dem Studium der Chemie und der Promotion an der Christian-Albrechts-Universität Kiel zunächst in die Linde Group ein, für die er acht Jahre lang in München und Südafrika tätig war. 1985 wechselte er zum Süd-Chemie Konzern, für den er unter anderem als Projektleiter in Südafrika und als Geschäftsbereichsleiter in den USA und in Deutschland arbeitete. Im Jahr 1997 wurde er in den Vorstand berufen und war von 2007 bis 2011 stellvertretender Vorstandsvorsitzender der Süd-Chemie AG. Seit 2011 ist Hans Jürgen Wernicke beratend tätig und u.a. in mehreren Aufsichtsräten vertreten. Neben zahlreichen ehrenamtlichen Aufgaben war er von 2009 bis 2012 Vorsitzender des DECHEMA e.V. und ist aktuell Vorsitzender des Stiftungsrates des DECHEMA-Forschungsinstituts. 2016 verlieh die DECHEMA ihm die Ehrenmitgliedschaft.

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