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Herr Professor Fischer, Schokolade oder Bier sind uralte Lebensmittel, die sich über Jahrhunderte entwickelt haben. Was gibt es daran heute noch zu verbessern?

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Univ.-Prof. Dr. Lutz Fischer

Fischer: Es geht hier beispielsweise um die geschmacklichen und gesundheitlichen Eigenschaften der Produkte. Beide Qualitätseigenschaften sollen für den Konsumenten gesichert für eine möglichst lange Aufbewahrungszeit und bei unterschiedlichen Transport- und Lagerbedingungen gewährleistet sein.

Läuft der Einsatz moderner biotechnologischer Methoden in der Lebensmittelherstellung nicht dem Wunsch vieler Verbraucher nach möglichst naturbelassenen Lebensmitteln entgegen?

Fischer: Beides hat nicht logischer Weise etwas miteinander zu tun. Was bedeutet „naturbelassen“? Ein nicht verarbeitetes Lebensmittel wie eine Banane, Apfel oder Mohrrübe könnte als „naturbelassen“, weil nicht weiter verarbeitet essbar, betrachtet werden. Die allermeisten Lebensmittel müssen für den Verzehr jedoch verarbeitet, also z.B. gewaschen, erhitzt, zerkleinert, mit anderen Komponenten vermischt und hygienisch einwandfrei abgepackt werden. Biotechnologie ist NICHT gleich Gentechnik, falls Sie darauf anspielen. Moderne biotechnologisch Verfahren sind beispielsweise Membrantrenntechniken, Ultrahochdruckverfahren, modifizierte Fermentationsverfahren u.a.m. Dabei bleiben die Lebensmittel durchaus „naturbelassen“, sie werden nur gesundheitlich gesehen sicherer und länger haltbar.

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Welche Vorteile bietet die Biotechnologie gegenüber anderen Wegen der Lebensmittelverarbeitung?

Fischer: Im Grunde genommen ist dies wieder eine Definitionssache des Begriffs „Biotechnologie“. Da Lebensmittel grundsätzlich aus pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen Rohwaren – also Biomasse – bestehen, fällt jegliche Verarbeitung davon in die weitestgehende Definition der „Biotechnologie“. Es ist dann eher eine Frage des Blickwinkels, ob ich eine Verarbeitung von Lebensmitteln als reine Verfahrenstechnik oder Biotechnologie, die als interdisziplinäre Wissenschaftsdisziplin die Verfahrenstechnik definitionsgemäß mit beinhaltet, ansehen möchte. Nimmt man eine engere Sichtweise der Disziplinen ein, so könnte die Biotechnologie in der Betrachtung von molekularen Ursachen und Prinzipien der Biomolekülveränderung in Lebensmitteln betrachtet werden. Dann kommen enzymatische bzw. biokatalytische Prozesse in den Mittelpunkt der Betrachtung, die als Riesenvorteil gegenüber anderen Prozessen angesehen werden können, da sie SELEKTIV im Lebensmittel wirken und, wie bei einem chirurgischen Eingriff in einer Operation, als molekulare Skalpelle für die Verbesserung von Lebensmitteleigenschaften genutzt werden können.

Und zum Schluss eine persönliche Frage: Welches Lebensmittel, dass in den letzten Jahren neu oder anders auf den Markt gekommen ist, empfinden Sie persönlich als Bereicherung für Ihren Speiseplan?

Fischer: Persönlich finde ich die pro- und prebiotischen Milchprodukte als große Bereicherung für meinen Speiseplan. Diese Produkte schmecken mir nicht nur sehr gut, sondern haben für mich auch noch einen besonderen gesundheitlichen Effekt für meine Verdauung und mein Immunsystem. Ich bin zwar nicht Betroffener, aber die lactosefreien oder glutenfreien Lebensmittel finde ich ebenfalls bereichernd, da hier Menschen mit individuellen Lebenmittelunverträglichkeiten ein attraktiverer und gesünderer Speiseplan offeriert werden kann.

Wir sprachen mit Univ.-Prof. Dr. Lutz Fischer vom Institute of Food Science and Biotechnology an der Universität Hohenheim. Er ist Vorsitzender der DECHEMA-Fachgruppe Lebensmittelbiotechnologie.

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Können sich Anlagenplaner und Betreiber dank Digitalisierung bald gemütlich zurücklehnen und der Steuerung im digitalen Zwilling die Arbeit überlassen? Nein, denn es bleibt noch viel zu tun. Das zeigt unter anderem der Zwischenstand des Projektes ENPRO. Mit dem Betreuer Linus Schulz haben wir über neue Erkenntnisse und den Ausblick auf Phase 2 gesprochen.

dechema_2016_004DECHEMA: Die erste Projektphase ist beendet, die zweite Phase hat begonnen. Wenn Sie jetzt eine Zwischenbilanz ziehen müssten, was hat Sie am meisten überrascht?

Linus Schulz, ENPRO-Projekt: Aus einer naiven Sicht hat es mich überrascht, wie schwierig das Zusammenspiel von automatisierten Komponenten ist. Auch die unterschiedlichen Moduldefinitionen, das war überraschend, wie schwierig das ist. Wir haben das Projekt „Modularisierung“; da kam, auch erstaunlich für die ganzen Projektbeteiligten, die Frage auf „Wie definiere ich eigentlich ein Modul?“.

DECHEMA: Welche Konsequenzen hatte das für die Diskussionen im Projekt?

Schulz: Wir haben ganz lange über diese Frage diskutieren müssen, weil die einzelnen Charaktere in der Thematik das jeweils anders gesehen haben. Ein Großanlagenbauer sieht das anders als ein Apparatehersteller. Für viele Firmen ist es ein Modul, wenn die sagen, wir setzen etwas in einen 20-Fuß-Container. Das ist aber ein völlig individualisierter 20-Fuß-Container. Für jemanden, der sich mit Automatisierung beschäftigt, ist das eine individualisierte Kleinanlage.

DECHEMA: Wie weit ist denn die Standardisierung in dem Bereich gekommen?

Schulz: Bei der Automatisierungstechnik sind die ersten Weißdrucke an VDI-Richtlinien raus, bei den verfahrenstechnischen Schnittstellen und Auslegungen soll Ende des Jahres der erste Gründruck herauskommen. Wir befinden uns derzeit aktiv in der Standardisierung. Beim MTP, also beim Modul Type Package im NAMUR-Projekt, gibt es eine erste standardisierte Beschreibung eines Moduls. Das ist noch nicht in der Anwendung, aber die ersten Firmen bauen es mittlerweile in ihre Software ein.

 

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Mehr zu ENPRO und zur Digitalisierung in der Anlagen- und Prozesstechnik erfahren Sie beim Jahrestreffen – melden Sie sich jetzt an unter www.dechema.de/paat2018

 

 

DECHEMA: Gibt es in der zweiten Phase des Projekts, die jetzt läuft, etwas, bei dem Sie sagen, das finde ich besonders spannend?

Schulz: Da bin ich beim Projekt ORCA. Was ich da das Spannende finde ist, dass sie mit dem Regierungspräsidium in Darmstadt zusammenarbeiten, um die Genehmigung von modularen Anlagen zu besprechen. und auch schon zu einem sehr frühen Zeitpunkt die Genehmigungsverfahren vielleicht anzupassen. Also, dass nicht nur reine Projektarbeit getan wird, sondern dass da schon während der Projektlaufzeit auch die Regularien angeschaut und eventuell auch Lösungsvorschläge erarbeitet werden. Das ist etwas, was ich so aus ganz wenigen Forschungsprojekten kenne. Also hier ist es so, dass erkannt wurde, dass eine der großen Herausforderungen sein wird, eine modulare Anlage nicht nur technisch zu lösen, sondern auch von den Regularien her. Weil wenn die Regularien nicht stimmen, muss ich eine modulare Anlage, wenn ich sie wieder umbaue, wieder komplett neu genehmigen lassen.

DECHEMA: Wie geht es weiter bei ENPRO? Warum lohnt sich das Mitmachen?

Schulz: Wir haben Projekte, die noch nicht genehmigt, aber in der Vorbereitung sind. Da geht es zum Beispiel um Logistik, um Auswahlverfahren für Module und Apparate, um eine weitere und  bessere Datenintegration. Also es ist ein ganz großer Blumenstrauß an verschiedenen Themen, die aber alle die Idee der Prozessbeschleunigung und Energieeffizienz in sich tragen. Und es lohnt sich mitzumachen, weil die Einzelprojekte eine relativ große Freiheit haben, wie sie ihre Forschung selbst organisieren und gleichzeitig  den Mehrwert eines sehr intensiven Austauschs mit Gleichgesinnten bieten.

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In der Regel werden bei Elektrolysen Flüssigkeiten wie Wasser oder in Flüssigkeiten gelöste Ionen, z.B. zu Metallen oder Chlor, umgesetzt. Was aber, wenn ein Gas elektrolytisch gespalten werden soll? Dieser Herausforderung stellen sich Wissenschaftler von Siemens im Forschungsprojekt „Rheticus“. Dabei soll mit Hilfe von Strom aus regenerativen Quellen Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid umgesetzt werden. Bei der Entwicklung kam den Forschern der Zufall zu Hilfe, erzählt Günter Schmid, Principal Key Expert Research Scientist bei Siemens: „Kollegen von Covestro und ich habe vor einiger Zeit entdeckt, dass Sauerstoffverzehr-Kathoden aus der Chloralkalielektrolyse auch in der Lage sind, CO2 zu reduzieren. Natürlich ist einiges an Nachentwicklung notwendig, aber wir konnten in einer gemeinsamen Veröffentlichung von Evonik, Covestro und Siemens bereits eine Lebensdauer von 1200 Stunden nachweisen.“ Im Kopernikus-Satellitenprojekt Rheticus arbeiten die Unternehmen jetzt daran, diese Elektrolyse in den industriellen Maßstab zu bringen. Das gebildete CO dient dann als Grundlage für einen fermentativen Prozess, in dem Butanol und Hexanol erzeugt werden.

Der kontinuierliche Betrieb sei am Anfang die größere Herausforderung gewesen, erzählt Schmid: Die Elektrolysezelle basiert auf zwei Kreisläufen: Auf der Anodenseite wird Wasser oxidiert. An der Kathode wird CO2 zu CO reduziert. Eine der Herausforderungen: Die Löslichkeit von CO2 in Wasser. „In einer Limoflasche sind maximal 2 g CO2 pro Liter gelöst. Das ist nicht viel, Stromdichten von mehreren 100 mA pro cm² kann man damit nicht erreichen“, erklärt Schmid. „Deshalb setzt man die sogenannte Gasdiffusionselektrode ein.“ Deren Kern bildet ein Metall- oder Kunststoffgitter, in das ein Katalysator eingepresst wird. Dabei muss die Porengröße so bemessen sein, dass der Elektrolyt nicht hindurchläuft, aber Gas eindringen kann. Dass das CO2 den Wettbewerb um Elektronen gegen das umgebende Wasser gewinnt, obwohl an der Elektrodengrenzfläche die Relation 2 Gramm CO2 pro kg Wasser beträgt, liegt an der hohen Überspannung des Silbers gegenüber Wasserstoff – stimmt hier ein Parameter nicht, entsteht anstelle des CO vor allem Wasserstoff. „Wie man diese Faraday-Effizienz richtig „tuned“, haben wir im Projekt gelernt“, sagt Günter Schmid. Bei Design und Optimierung solcher Gasdiffusionselektroden sind zahlreiche Faktoren zu beachten – Leitfähigkeit, Morphologie, chemische Zusammensetzung, Porosität und Durchdringdruck, bei dem das Gas eindringt, aber nicht „durchblubbert“. Und natürlich spielen sie auch beim Scale-up eine entscheidende Rolle.

PF Electrolysis AnzeigeUm den Stromkreis zu schließen und einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, müssen Ladungsträger zwischen Wasser und CO2 hin und her bewegt werden. „Im einfachsten Fall sollten die Protonen, die an der Anode entstehen, das Hydroxid an der Kathode neutralisierten und so hätten wir unseren Stromkreis geschlossen“, erklärt Schmid. Der Teufel liegt im Detail, denn je nachdem, welche der vorhandenen Ionen für den Ladungsausgleich sorgen, kommt es zu unerwünschten Nebenreaktionen. Über die Konzentration des Elektrolyten und die Auswahl der Membran lässt sich zwar steuern, welche Ionen zwischen den Zellen wandern. Aber die Ionen nehmen beim Durchtreten der Membran immer auch Wassermoleküle mit, und damit kommt es im Laufe des Betriebs zu Verdünnungs- und Konzentrationseffekten in den Teilzellen. Deshalb haben die Forscher ein System entwickelt, bei dem in einem externen Mischgefäß für einen Ausgleich gesorgt wird. Zudem wurde die Anode direkt auf die Membran aufgebracht, um mit einer „Zero-Gap-Anordnung“ möglichst wenig Elektrolytwiderstand zu erreichen. „Wenn das ausbalanciert ist, läuft es – auch nach 1250 Stunden war die Versuchsanordnung stabil“, erklärt Schmid.

Da es sich bei der Elektrolyse um eine Flächentechnologie handelt, steht dann als nächster Schritt für die Skalierung ins Volumen die Verschaltung mehrerer Zellen zu einem Stack an. Durch das Hintereinanderschalten der Einzelzellen mit 3-5 Volt Betriebsspannung wird der Elektrolyseur auch kompatibel zu den deutlich höheren Spannungen, die das Netz bereitstellt.

Im Rahmen des Projektes ist es gelungen, ohne Akkumulation von Nebenprodukten Stromdichten von 300 mA/cm² zu erreichen. „Damit hatten wir eine Schwelle überschritten, wo man sich sagt: Wir sollten weitermachen“, sagt Schmid. Aktuell geht es nun darum, die Plattengrößen auf 300 cm² zu erhöhen; der Wunsch der Wissenschaftler wäre eine 3 m²-Elektrode wie in der Chloralkalielektrolyse, in der allerdings 120 Jahre Entwicklung stecken. Doch Günter Schmid ist optimistisch; im Dezember 2019 soll die erste Anlage in den Testbetrieb gehen und aus erneuerbarer Energie Chemikalien erzeugen.

Wenn Sie mehr über neue Technologien und Anwendungen für Elektrolyse hören wollen, registrieren Sie sich jetzt für das PRAXISforum „Electrolysis in Industry“ am 22. und 23. November 2018 in Frankfurt.

Dass Forschungsprojekte erfolgreich sind, ist glücklicherweise keine Seltenheit. Dass sie  allerdings so erfolgreich sind, dass zwei Großunternehmen nach einem Projektjahr den Bau einer Kleinanlage ins Auge fassen, ist dann doch eher selten. Grund genug, einmal nachzufragen – bei Dr. Günter Schmid, Principal Key Expert Research Scientist bei Siemens:

GSchmidHerr Schmid, herzlichen Glückwunsch an Sie und Ihren Projektpartner Dr. Thomas Haas von Evonik – Sie sind quasi von Ihrem Erfolg überrollt worden.

Ja, das kann man sagen. Unser Projekt ist im ersten Jahr so erfolgreich gelaufen, dass wir uns entschieden haben, den nächsten Schritt zu gehen und in Richtung einer vollständig automatisierten Kleinanlage zu skalieren. Derzeit planen wir, im Dezember 2019 unsere Einzelprozesse zu verkoppeln.

Worum geht es im Projekt von Siemens und Evonik genau?

Unser Projekt heißt Rheticus und ist ein Satellitenprojekt der Kopernikus-Initiative. Wir wollen aus erneuerbaren Rohstoffen Spezialchemikalien herstellen. Die „Rohstoffe“ sind Elektronen aus erneuerbarer Energie, CO2 und Wasser. Die Energie bringen wir über eine Elektrolyse in das System: Wir elektrolysieren CO2 zu Kohlenmonoxid, Wasser zu Wasserstoff, und das verfüttern wir dann an die Bakterien.

Warum setzen Sie ausgerechnet auf ein biotechnologisches Verfahren?

Wir arbeiten mit anaeroben Bakterien, wie sie beispielsweise an „Black Smokern“ in der Tiefsee vorkommen. Wir benutzen zwei Bakterienstämme, bei denen einer der Stämme  ein Gasgemisch aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid zu Acetat und Ethanol umsetzt. Ein zweiter Stamm produziert aus diesen Intermediaten anschließend Butanol und Hexanol.

Die Biotechnologie bietet zwei Vorteile: Sie arbeitet sehr selektiv und effizient in der CO2 Nutzung, und sie lässt sich dezentral einsetzen, auch unabhängig von einem integrierten Chemiestandort. Wir können solche Anlagen dort aufbauen, wo auch die erneuerbaren Energien anfallen.

 

 

Wie sind Sie bei der Auswahl der Zielprodukte vorgegangen?

An dieser Frage haben wir ziemlich lang gearbeitet. Bei fossil basierten Produkten bezahlt man nur für Prozess, Transport und Förderung, aber nicht für den Energieinhalt. Bei Produkten auf Basis erneuerbarer Energie ist der Energieinhalt einer der größten Kostentreiber. Wir brauchen also Produkte, bei denen der Anteil der Energie an den Kosten möglichst gering ist, und das ist bei der Spezialchemie der Fall. Außerdem können wir mit kleineren Anlagen starten, bevor wir dann in den Bereich der Bulkchemikalien oder der Kraftstoffe eintreten.

 

Wie sauber muss das CO2 sein, das Sie einsetzen?

Die Ansprüche an das CO2 sind vergleichsweise gering. So stören viele Schwefelverbindungen oder Sauerstoff den Prozess nicht, nur Metalle, die als Katalysatorgifte wirken, müssen vorab aus dem Rauchgas entfernt werden. Wir gehen aber trotzdem davon aus, dass wir das CO2 vorher aufreinigen, denn das können wir leicht aus Luft abtrennen, während Kohlenmonoxid sehr schwer von Stickstoff und Sauerstoff zu befreien ist.

 Wo liegt die größte technische Hürde?

Im Moment sind wir in der Fermentation im 2-Liter-Maßstab und wir wollen in den Kubikmeter-Maßstab kommen. Wir müssen also sowohl die Elektrolyse als auch die Bioreaktoren scalieren. Bisher hat noch niemand einen Gas-/Gas-Elektrolyseur gebaut, schon gar nicht in diesen Größenordnungen.

Inwieweit ist die Technologie auch dazu geeignet, Schwankungen in der Stromerzeugung abzupuffern?

Die Technologie ist sehr flexibel. Wir haben Betriebsmodi entwickelt, bei denen man die Leistung rauf- und runterfahren kann. Die untere Grenze bildet ein Standby-Modus; das ist auch für die Fermentation anwendbar.

Was ist Ihr nächstes Ziel?

Bis jetzt entwickeln wir die Einzelkomponenten aus dem Labormaßstab von 10 cm² auf 300 cm² – das ist ein Riesensprung. Für die weitere Skalierung bauen wir dann mehrere Zellen – ein Stack aus etwa zehn Zellen wäre ein Zwischenschritt, mit dem man erst einmal alles demonstrieren kann, was man so braucht. Wir haben im Rahmen von Kopernikus einen kontinuierlichen Betriebsmodus entwickelt, und in 2019 wird die erste echte Kopplung mit allen Anlagen stattfinden. Ziel ist eine automatisierte Kleinanlage, die eine kleine zweistellige Tonnage pro Jahr produzieren kann. Das heißt, wir sprechen von Elektrolyseuren im Kilowattbereich und Fermentern von im Bereich von 1 m³ Größe.

Wer mehr zu den vielen Einsatzmöglichkeiten der Elektrolyse und den aktuellesten technischen Entwicklungen erfahren und sich mit anderen Experten austauschen möchte, hat dazu Gelegenheit beim PRAXISforum Electrolysis in Industry am 22. und 23. November 2018 in Frankfurt – jetzt Programm ansehen und anmelden!

Durch die Energiewende und den steigenden Anteil an erneuerbaren Energien mit volatiler Verfügbarkeit gewinnt die Kopplung von Energie- zu Chemiesektor neuen Schwung – und die Elektrolyse an Bedeutung. Denn die Elektrolyse ist der Schlüssel bei vielen hochaktuellen Prozessen und die entscheidende Schnittstelle zwischen Strom- und Chemiesektor.

Unter dem Stichwort „Sektorkopplung“ geht es dabei darum, Strom für die Herstellung von Kraftstoffen oder Chemikalien zu nutzen. In fast allen Verfahren spielt die Elektrolyse eine Schlüsselrolle. Dabei bildet die Wasserelektrolyse einen Schwerpunkt. Der durch die Aufspaltung von Wasser gewonnene Wasserstoff kann entweder als Energieträger beispielsweise für Brennstoffzellen eingesetzt oder in die Produktion von Chemikalien eingespeist werden. Dementsprechend vielfältig ist die Zahl der Projekte: Fast täglich wird über neue Bauvorhaben berichtet, von der lokalen Wasserstoff-KWK-Anlage bis zu Megaprojekten wie die geplanten 10- und 20-MW-Projekte, die AkzoNobel bzw. Shell Anfang 2018 angekündigt haben. Gleichzeitig schreitet die Entwicklung der Elektrolysezellen voran: Neue Elektrodenmaterialien oder Entwicklungen wie die PEM-Elektrolysezellen sorgen dafür, dass die Verfahren immer effizienter und je nach weiterer Nutzung des Wasserstoffs auch wirtschaftlich wettbewerbsfähig werden. In einem Bericht von April 2018 an das BMWi weisen Wuppertal Institut und Fraunhofer ISI jedoch darauf hin, dass die verfügbaren Elektrolyseure keine Serienprodukte sind und ein notwendiger Scale-Up schnell erfolgen muss. Daraus ergäben sich auch Chancen für den Exportmarkt.

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Und längst richtet sich das Augenmerk nicht mehr nur auf die Wasserstoffproduktion. Auch die Co-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid zu Synthesegas wird derzeit genauer untersucht. Im Forschungsprojekt Rhetikus streben Siemens und Evonik ein Verfahren zur Umwandlung von Kohlendioxid zu Butanol und Hexanol mit Hilfe von regenerativem Strom und Mikroorganismen an. Siemens liefert die Elektrolysetechnik und entwickelt dabei den ersten Gas-Gas-Elektrolyseur im industriellen Maßstab.

Auch, wenn dabei die Erzeugung werthaltiger Chemikalien im Mittelpunkt steht, bringt das Verfahren noch einen zweiten Aspekt mit, der es für die Kopplung an erneuerbare Energieträger besonders interessant macht: Es lässt sich innerhalb eines gewissen Rahmens hoch- und runterregeln und könnte damit je nach Stromangebot mehr oder weniger Energie pro Zeiteinheit nutzen.

Das gilt nur in sehr geringem Umfang für den Klassiker unter den Elektrolyseverfahren, die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Denn das gebildete Chlor ist der Ausgangspunkt für viele weitere Chemikalien, und die Produktionsmengen können nicht ohne weiteres heruntergefahren werden. Doch selbst in diesem vermeintlich lang ausgereiften Prozess verbergen sich noch Innovationspotenziale: So konnte durch den Einsatz von Sauerstoffverzehrkathoden der Energieverbrauch bei Covestro für die Chlorherstellung um bis zu 30 % gesenkt werden.

Welche Anwendungen in der Elektrolyse aktuell auf der Tagesordnung stehen und wie sich ihre Potenziale noch besser nutzen lassen, diskutieren Anwender und Anbieter beim PRAXISforum Electrolysis in Industry am 22. und 23. November 2018 im DECHEMA-Haus, Frankfurt. Die Anmeldung für Aussteller und Teilnehmer ist geöffnet; mehr unter http://www.dechema.de/Electrolysis

 

 

thumbnailWie muss die Prozessindustrie auf die Digitalisierung reagieren, damit sich auch in 20, 50 oder 100 Jahren noch eine Rolle spielt? Dieser Frage widmeten sich etwa 100 Experten und Entscheider aus der Chemie- und Prozessindustrie beim 57. Tutzing-Symposion „100% digital: Überlebensstrategien für die Prozessindustrie“. Organisiert wurde die Veranstaltung vom DECHEMA e.V. und der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate-, und Anlagentechnik PAAT unter Federführung der Vorsitzenden Prof. Dr.-Ing. Norbert Kockmann, TU Dortmund, und Dr. Hans-Rolf Lausch, Evonik.

Die wegweisende Veranstaltung bestand aus zahlreichen Impulsvorträgen von Experten und Entscheidern der Prozessindustrie sowie Kreativ-Workshops an zwei Nachmittagen.

Die Ergebnisse der Workshops und intensiven Diskussionen wurden in 36 Tutzing-Thesen zusammengefasst.

Mehr erfahren und mitdiskutieren – hier im Blog oder beim Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft „Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik“ am 12. und 13. November 2018 in Köln – jetzt anmelden

Workshop 1: Horizontal, Supply Chain vom Rohstoff bis zum Kunden

  1. Die horizontale Integration der Wertschöpfungskette (auch firmenintern) birgt enorme Potentiale für alle Beteiligten
  2. Es gibt einen Bedarf an digitalen Plattformlösungen incl. Planungstools für mittelständische Unternehmen ohne 1:1 Datenintegration zwischen Lieferant-Hersteller-Kunde
  3. Herausforderungen der horizontalen Integration bestehen eher bei Vertrauen und Zusammenarbeit als bei der technischen Umsetzung
  4. die horizontale und vertikale Vernetzung müssen stärker verbunden und integriert werden

Workshop 2: Vertikal, R&D, Planung, Produktion

  1. Der Digital Twin ist das Fundament der Digitalisierung in der Prozessindustrie
  2. Das volle Potential der Digitalisierung kann in der Prozessindustrie erst durch Künstliche Intelligenz gehoben werden
  3. Digitalisierung ermöglicht ein Mehr an Innovation (neuartige Produkte, Prozesse, Wertschöpfungsketten)
  4. Digitalisierung ist nicht im Alleingang möglich, sie muss gemeinsam gestaltet werden
  5. Digitalisierung im Asset Life Cycle (ALC) macht nur Sinn, wenn der Digital Twin gefüllt und immer aktuell ist (Akzeptanz)
  6. Digital Twin zwingt zur Zusammenarbeit
    • Entwicklung ist nur gemeinsam möglich
    • Wenn der Digital twin existiert, wird die interdisziplinäre Zusammenarbeit intensiviert
  7. Der Digital Twin wird Time to Market deutlich reduzieren, die Flexibilität erhöhen und Kosten senken
  8. Der Digital Twin schafft Zeit und Potential für mehr Kreativität, kann aber durch Bedrohung von Tätigkeiten und Arbeitsplätzen kritisch gesehen werde
    • Der Digital Twin vermeidet Doppelarbeit/ reduziert Fehler
  9. Digitalisierung / Digital Twin fördert Zusammenarbeiten:
    • Im Unternehmen / Unternehmensübergreifend / zu Lieferanten
  10.  Der Verlust des Digital Twins ist der Gau
    • Know how Verlust / Spannungsfeld Zugriffsrechte und Kooperation
  11. Der Ingenieur steht im Wettbewerb / in Symbiose mit Künstlicher Intelligenz KI, allerdings darf die KI nicht über den Menschen entscheiden
  12. Der Grad der Autonomie (der KI) wird von der Bereitschaft der Gesellschaft bestimmt
  13. KI unterstützt Interdiziplinarität, die früher im ALC eine Rolle spielen wird

Tutzing Video

Zum Video zum Tutzing-Symposium 2018: https://youtu.be/HuOkiwjIl4U

Workshop 3: Intelligente Apparate: Das 100% Modul

  1. ist der Building Block für ein Smart Manufacturing-Eco-System
  2. erschließt weitere Potenziale bei Verfügbarkeit, Produktivität und Flexibilität
  3. erfordert Co-Kreation über Unternehmens- & Disziplingrenzen hinweg
  4. stellt neue juristische, technische und organisatorische Fragen
  5. verändert Ausbildung an Hochschulen von selektiver Funktions- zu ganzheitlicher Prozess-Sicht

Workshop 4: Datenkonzepte und autonome Anlage

  1. Durch konsequente Nutzung von Datenkonzepten, Datenanalyse, Big Data und KI ergibt sich ein entscheidender Wettbewerbsvorteil in der Prozessindustrie
  2. Gemeinsame Wettbewerbsfähigkeit der Prozessindustrie und ihrer Zulieferer durch Nutzung von Bausteinen der Digitalisierung (Big Data und KI) ausbauen
  3. Schulterschluss von Anwendern und Lieferanten zur intelligenten Nutzung von Daten zum Meistern der gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen
  4. Fairer Umgang beim Austausch von Daten und Erfahrungen zwischen Prozessindustrie und ihren Zulieferern durch offene, standardisierte, herstellerunabhängige Schnittstellen

Workshop 5: Arbeitswelt 4.0

  1. Die Digitalisierung ist der Change Prozess der Arbeitswelt der 20iger Jahre
  2. Die Digitalisierung wird die Organisation der Arbeit verändern hin zu einer Gesamtbetrachtungsweise.
  3. Anzahl der Arbeitsplätze in der Produktion wird sinken während die der Stakeholder steigen werden.
  4. Der Anspruch an die Qualifikation der Mitarbeiter ändert sich zu größeren Extremen (niedrig/hoch)
  5. Digitalisierung erfordert eine verstärkte Interaktions- und Kommunikationsfähigkeit und die Bedeutung der Kommunikation über verschiedene Kanäle wird zunehmen
  6. Die Zuordnung der Verantwortung und der sichere Betrieb von Anlagen ist zu gewährleisten

Workshop 6: Aus- und Fortbildung

  1. Ein fundiertes Grundlagenwissen ist auch in Zeiten der Digitalisierung unabdingbare Voraussetzung und muss zeitgemäß vermittelt werden
  2. Die Digitalisierung erfordert eine häufigere Überprüfung und angemessene Überarbeitung der Curricula
  3. Wir sehen eine gesamtgesellschaftliche Verpflichtung zur Qualifizierung von Arbeitnehmern und zur Schaffung einer bedarfsgerechteren Bildungsinfrastruktur
  4. Die Bedeutung von lebenslangem Lernen nimmt durch Digitalisierung zu. Universitäten & Hochschulen sollten als Think Tanks der Zukunft Fortbildungs-Angebote für Wirtschaft und Verwaltung entwickeln

Die Thesen dienen als Ausgangspunkt für weitere Diskussionen – seien Sie dabei und geben Sie Ihren Input!

Nun ist es amtlich: In Gewässern in Niedersachsen sind neben  Antibiotika-Resten nun auch antibiotikaresistente Keime zu finden. Das ist das Zwischenergebnis einer landesweiten Untersuchung, die das niedersächsische Umweltministerium nach Presseberichten Anfang des Jahres in Auftrag gab. Vor allem im Zu- und Ablauf von Kläranlagen treten demnach erhöhte Konzentrationen von Antibiotika-Rückständen auf. Antibiotikaresistente Keime wurden sowohl rund um Kläranlagen als auch in Oberflächengewässern gefunden. Zwar können akute Gesundheitsgefahren für die Allgemeinbevölkerung weitgehend ausgeschlossen werden. Dennoch bestätigen die jetzigen Funde erneut eine Besorgnis erregende Beobachtung: Neue Produkte, veränderte Lebensgewohnheiten, aber auch Einflüsse wie der demographische Wandel führen dazu, dass neue Spurenstoffe in den Wasserkreislauf gelangen, die mit den bisherigen Methoden der Abwasserreinigung nicht entfernt werden können. Im Anschluss an die BMBF-Fördermaßnahme zu Spurenstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf – RiSKWa hat der Bund Ende 2016 eine Spurenstoff-Strategie ins Leben gerufen. In einer ersten Phase wurden im Dialog mit zahlreichen Stakeholdern Empfehlungen formuliert, an deren Konkretisierung derzeit gearbeitet wird. Erste Ergebnisse sollen Anfang 2019 vorliegen.

Gleichzeitig fordert das Umweltbundesamt seit längerem die Nachrüstung von Kläranlagen. Um eine solche – kostspielige – Nachrüstung angehen zu können, muss allerdings zunächst einmal klar sein, um welche Spurenstoffe es geht, in welchen Konzentrationen sie vorliegen, welche Risiken von ihnen ausgehen und wie sie wirkungsvoll entfernt werden können. Diese und weitere Untersuchungen waren Bestandteil der BMBF-Fördermaßnahme RiSKWa, die über 5 Jahre in insgesamt 12 Verbundprojekten die Quellen von neuen Spurenstoffen und Krankheitserregern, Messmethoden, Risiken und Technologien zur Abwasserreinigung erforschte. „Mit RiSKWa haben wir ein umfassendes Bild gewonnen und belastbare Lösungsansätze erarbeitet, die als Grundlage für weitere Maßnahmen dienen können“, sagt Dr. Thomas Track, Themensprecher Wassermanagement bei der DECHEMA. Dazu gehört auch, die Herkunft der Spurenstoffe besser zu verstehen – denn wenn man den Eintrag ins Wasser an der Quelle minimieren kann, sind aufwändige Nachrüstungen in der Wasseraufbereitung vielleicht gar nicht notwendig. Eines der unmittelbaren Ergebnisse von RiSKWa war daher eine Kampagne in Richtung der Verbraucher, Arzneimittelreste richtig und nicht über die Toilette zu entsorgen: Die Web-Anwendung www.arzneimittelentsorgung.de verzeichnet seit ihrem Start in 2015 stetig steigende Nutzerzahlen.

Mehr zu den neuesten Erkenntnissen, zum aktuellen Stand der Spurenstoff-Strategie und zu laufenden Projekten erfahren Wissenschaftler, Vertreter von Industrie und Behörden sowie Akteure der kommunalen Wasserversorgung bei der Konferenz „Spurenstoffe und Krankheitserreger im Wasserkreislauf“ am 23. und 24. Oktober in Frankfurt – melden Sie sich jetzt an und diskutieren Sie mit!