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The 51st Katalytikertagung (German Catalysis Meeting) took place in Weimar from 14-16 March 2018. Whether you missed it or want to revive your memory, we have created a little review from the tweets:

 

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Neue Studie stellt die Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie vor

Slider FlexibilitätsoptionenDie Prozesse der Grundstoffindustrie sind verantwortlich für einen Großteil des industriellen Energie- und Strombedarfs in Deutschland. Welche technischen Möglichkeiten bieten sich in diesen Prozessen, um auf Flexibilitätsanforderungen des Stromsystems zu reagieren?

Das vom BMBF geförderte Kopernikus-Projekt SynErgie untersucht die Flexibilität von Industrieprozessen. Aus dem Projekt heraus wurde nun eine umfassende Studie zu den Flexibilitätsoptionen in den Prozessen der Grundstoffindustrie veröffentlicht.

Übergreifende Ergebnisse:

  • Die untersuchten Prozesse können prinzipiell für kurze Zeiträume (15 min) positive Flexibilität und eingeschränkt negative Flexibilität anbieten.
  • Für mittlere und lange Zeiträume (Stunden bis Tage) ist positive Flexibilität nur in wenigen Prozessen möglich, da dies mit einem Produktionsausfall einhergeht.
  • Priorität vor einem Anbieten von Flexibilität hat die Belieferung der Kunden mit den Produkten.
  • Flexibilität und Effizienz verhalten sich gegenläufig, d.h. eine erhöhte Flexibilität senkt die Effizienz des Prozesses.
  • Veränderungen der Betriebsweise führen in der Regel zu Veränderungen der Produktqualität.
  • Die aktuellen Regeln des Stromsystems begünstigen einen kontinuierlich (nicht-flexiblen) Betrieb der Anlagen.

In enger Zusammenarbeit haben die Forschungseinrichtungen der Branchen und die akademischen Partner eine Methodik entwickelt, um konsistent Potenziale, Perspektiven und Hemmnisse der untersuchten industriellen Prozesse bei typischen Anforderungsprofilen zu analysieren.

Die untersuchten Prozesse wurden nach ihrem elektrischen Energiebedarf und der Bedeutung in ihrer jeweiligen Branche ausgewählt:

  • Stahl: Elektrostahlherstellung (Elektrolichtbogenofen)
  • Glas: Behälterglasherstellung (Elektrische Zusatzheizung)
  • Zement: Roh- und Zementmahlung (Roh- und Zementmühlen)
  • Chemie: Chlor-Herstellung (Chlor-Alkali Elektrolyse)
  • Feuerfest: Herstellung von Schmelzkorund (Rohstoffschmelzanlage)

Für diese Prozesse werden die technischen Potenziale und die zukünftigen Perspektiven ausgewiesen und auf Deutschland hochgerechnet. Des Weiteren werden die Hemmnisse, die einer Ausnutzung der Potenziale im Wege stehen für die einzelnen Prozesse dargestellt und im Kontext der Rahmen¬bedingungen der Grundstoffindustrie eingeordnet. Durch die enge Einbindung der branchen¬spezi¬fischen Expertennetzwerke wurden die Ergebnisse innerhalb der Branchen diskutiert und validiert.

Die Studie kann auf den Internetseiten der beteiligten Partner und des SynErgie-Projektes kostenfrei heruntergeladen werden: dechema.de/Flexibilitaetsoptionen

innoemat-logo-100Am 23. und 24. November fand das erste Statusseminar der Förderinitiative „InnoEMat – Innovative Elektrochemie mit neuen Materialien“ in Leipzig statt. Der fachliche Austausch sowie das Knüpfen neuer Kontakte zwischen allen 17 Verbundprojekten, die vom BMBF gefördert werden, standen dabei im Mittelpunkt.

Fachleute aus den unterschiedlichsten Fachrichtungen der Elektrochemie nutzen dieses Statusseminar, um sich über die Inhalte aller InnoEMat-Verbundprojekte zu informieren und auch eigene Zwischenergebnisse zu präsentieren. So ermöglichte die Veranstaltung wertvolle Blicke über den fachlichen Tellerrand, um nicht zuletzt Impulse und Synergien für das eigene Projekt zu gewinnen. Jedes der 17 Verbundprojekte präsentierte sich mit einem eigenen Übersichtvortrag und einem Poster. Die Teilnehmer aus Industrie und Forschung verfolgten das fachlich breit gefächerten Vortragsprogramm sowie die begleitende Posterausstellung mit regem Interesse. „Bei den Vorbereitungen war uns eine möglichst angenehme Atmosphäre am Tagungsort wichtig, damit die Teilnehmer sich auch auf fachfremdem Terrain wohlfühlen und miteinander ins Gespräch kommen. Das ist uns sehr gut gelungen!“, resümiert Dr. Daniel Meyer von der Deutschen Gesellschaft für Oberflächentechnik (DGO).

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Die nicht öffentliche Veranstaltung war die erste von insgesamt drei Statusseminaren, die jährlich vom wissenschaftlichen Begleitprojekt „InnoEMatplus“ initiiert und organisiert werden. Es wird gemeinsam von der DGO, der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und der DECHEMA umgesetzt und hat die Aufgabe, die Verbünde bei der Öffentlichkeitsarbeit, der Vernetzung, dem Austausch und der Verwertung ihrer Ergebnisse zu unterstützen.

Die Förderinitiative „InnoEMat – Innovative Elektrochemie mit neuen Materialien“ selbst ist Bestandteil der Hightech-Strategie der Bundesregierung und an die deutschen Kernbranchen Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrttechnik sowie die chemische Industrie gerichtet. Mit Impulsen für neue Materialien, neue Verfahren und die Produktinnovationen von Morgen zielt das Förderprogramm auf die nachhaltige Unterstützung mittelständischer Unternehmen in Deutschland.

Elektrochemische Oberflächentechnik und Syntheseverfahren sind Forschungsschwerpunkte

 Sieben der 17 Verbundprojekte setzten sich mit der Neu- und Weiterentwicklung oberflächentechnischer Prozesse sowie neuer Anwendungsszenarien für diese auseinander. So stehen u.a. REACH-konforme Beschichtungsverfahren, die Abscheidung von Legierungsschichten aus ionischen Flüssigkeiten oder neuartige Fügeverfahren für mikroelektronische Bauteile im Fokus. Weitere fünf Verbundprojekte im Themenfeld der elektrochemischen Syntheseverfahren zielen u.a. auf die Abkürzung konventioneller, mehrstufiger Syntheseverfahren sowie auf neue Wirkmechanismen bei der Aufbereitung von industriellen  Prozessabwässern. Weitere Verbundprojekte setzen sich mit neuen Technologien für verbesserte stationäre Energiespeicher neue Sensorik für medizintechnische Anwendungen auseinander.

Spannender Impulsvortrag und kontroverse Podiumsdiskussion

Als besonderes Highlight erwartete die Teilnehmer eine anregende Podiumsdiskussion zum Thema „Elektrochemie und Energiewende: auf Kollisionskurs?“, die mit einem Impulsvortrag mit dem Titel „Innovative Elektrochemie in der Energiewende: Herausforderungen und Chancen“ von Professor Kai Sundmacher (Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, Magdeburg) eingeleitet wurde. In seinem Vortrag griff Kai Sundmacher unter anderem verschiedene elektrochemische Prozesse auf und bewertete deren Potenzial im Kontext zu den Herausforderungen der Energiewende: „Deutschland ist das Labor der Erde und die ganze Welt blickt mit der Frage auf uns, ob wir die Energiewende schaffen“, so Sundmacher. „Zwar beträgt der Anteil Deutschlands an der weltweiten Treibhausgasemission nur ca. 2%, jedoch lassen sich in Deutschland funktionierende Konzepte auch auf China oder die USA übertragen“, so Sundmacher weiter. Die anschließende Podiumsdiskussion knüpfte an die Inhalte des Impulsvortrages an und wurde vom Auditorium rege für Diskussionsbeiträge genutzt.

Die Organisatoren ziehen positives Fazit

„Während und nach der Veranstaltung haben uns viele Teilnehmer ein äußerst positives Feedback über die Inhalte und den Ablauf des Statusseminars vermittelt. Das motiviert uns für die Vorbereitungen des 2. Statusseminars 2018 in Frankfurt“, so Dr. Daniel Meyer vom wissenschaftlichen Belgleitprojekt „InnoEMatplus“.

Weiterführende Informationen zur Förderinitiative InnoEMat, zu den Projektinhalten und den Ansprechpartnern finden Sie auf der Website www.innoemat.de.

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Ihr Themengebiet erkunden konnten die rund 70 Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Tagung „Biobasierte Chemie im Fluss“ am 24. und 25. Oktober 2017 nicht nur im übertragenen Sinne. In Straubing begegneten ihnen die Fragestellungen des Vortragsprogramms fast schon auf Schritt und Tritt: Es ging um Wertschöpfungsketten vom Acker bis zum chemischen Produkt, und alle diese Schritte lassen sich in der „Region der nachwachsenden Rohstoffe“ erleben. „Das Motto der Veranstaltung trifft genau auf unsere Region zu“, sagt Andreas Löffert, Geschäftsleiter des Zweckverbands Hafen Straubing-Sand, dazu. „Wir haben Rohstoffe, wir haben Anlagen – nicht nur für die Produktion, sondern mit dem Hafen und dem Gründerzentrum auch die notwendige Infrastruktur – und wir werden zukünftig mit der geplanten Open-Access-Demoanlage ein einmaliges Angebot für Unternehmen vom Start-up bis zum Global Player.“

Die zweitägige Veranstaltung wurde von der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie mit Unterstützung der BioCampus Straubing GmbH organisiert. Expertinnen und Experten aus Forschungseinrichtungen, Hochschulen und Unternehmen aus ganz Deutschland und aus Österreich nutzten die Gelegenheit, sich über neue Entwicklungen bei der Nutzung von Biomasse als Rohstoff zu informieren. Die Aspekte gehen dabei weit über die biotechnologische oder chemische Umwandlung hinaus: Angefangen von der Logistik, um die dezentral und häufig saisonal anfallenden Rohstoffe zu den Produktionsanlagen zu bringen, über die Prozesse in diesen Anlagen bis hin zu Fragen, welche Produkte so zugänglich sind, wie das Interesse der Verbraucher daran geweckt wird und wie die Bioökonomie ethisch gestaltet werden kann . Auch der Anbau geeigneter Pflanzen, die idealerweise neben der Funktion als industrieller Ressource auch die Biodiversität fördern, gehört zu den Fragestellungen der Bioökonomie. „Pflanzenzüchtung ist in der Lage, die Biomassequalität erheblich zu verbessern, sowohl qualitativ als auch quantitativ“, sagte dazu Dr. Fred Eickmeyer, ESKUSA GmbH, der unter anderem Russischen Löwenzahn als Kautschuklieferanten anbaut und anschaulich darstellte, dass Lupine nicht gleich Lupine ist.

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Bild: Clariant

Neben den Fachvorträgen und den ausgestellten wissenschaftlichen Postern war die Besichtigung der sunliquid-Demonstrationsanlage von Clariant im Hafen Straubing ein echtes Highlight, wie auch Prof. Dr. Kurt Wagemann, Geschäftsführer der DECHEMA, feststellt: „Wir erleben hier, wie sich eine Region gezielt aufstellt; so etwas bekommt man bei einer wissenschaftlichen Veranstaltung selten mit. Zusätzlich hatten wir Gelegenheit, eine Demoanlage zu besichtigen und deren Leiter alle erdenklichen Fragen zu stellen – das ist einmalig!“

Die DECHEMA organisiert regelmäßig Veranstaltungen und weitere Aktivitäten rund um die Bioökonomie. Mehr dazu unter http://dechema.de/biooekonomie.html

 

 Vom 28. – 30. August trafen sich auf Einladung des kooperativen Promotionskollegs „Bioressourcen und Biotechnologie“ der THM und der JLU sowie der DECHEMA-Fachgruppe „Lebensmittelbiotechnologie“ 32 Doktorandinnen und Doktoranden, Postdoktoranden und Professoren auf Schloss Rauischholzhausen, um sich fortzubilden und über die aktuellen Entwicklungen in ihren Forschungsbereichen zu diskutieren. Die Teilnehmer/innen kamen aus verschiedenen europäischen Ländern, Asien und Südamerika.

Gruppenfoto Summer School LBT 2017

Foto: Bernd Hitzmann

Ein besonderer Schwerpunkt der Summer School waren „Enzyme“, die unsere Lebensmittel schmackhafter und vor allem noch sicherer machen können. Dabei ging es um neuentdeckte Enzyme von Insekten, Bakterien und Pilzen mit teilweise faszinierenden katalytischen Eigenschaften, die in der Lebensmittelherstellung wertvolle Dienste verrichten könnten. Da die Enzyme allgemein zu den Proteinen gehören, sind sie, nach obligatorischer Überprüfung der Unbedenklichkeit von neuen Enzymen, gleichzeitig ein natürlicher Nahrungsbestandteil und vollkommen verdaubar. Weitere wichtige Themen waren die Produktion von Enzymen, gesundheitsfördernden Zuckern (Fructo- und Galactooligosacchariden) sowie Vitaminen und Aromastoffen durch Fermentationsprozesse, die mit Hilfe mathematischer Modellierung der Bedingungen ökonomisch optimiert werden können. Ebenso wären biotechnologische Verbesserungen beispielsweise bei der Kombucha- und Bierherstellung machbar.

Intensiv diskutiert wurden auch die Chancen und Risiken neuer gentechnischer Methoden wie „CRISPR/Cas“ (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Diese neue Methode, abgeschaut vom Immunsystem der Bakterien, ermöglicht es, die Genome von Produktionsorganismen noch gezielter zu verändern und damit im Sinne der Lebensmittelqualität zu verbessern. Eine anschließende Beurteilung, ob der modifizierte Organismus durch menschlichen Eingriff oder eine natürliche Mutation verändert wurde, ist kaum möglich. Die Lebensmittelsicherheit ist dadurch jedoch nicht gefährdet. Die sehr komplexen lebensmittelrechtlichen Rahmenbedingungen in Europa wurden von einem Experten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) dargestellt. Hier erscheinen manche Entscheidungen aus Brüssel nicht ausschließlich wissensgesteuert, sondern bedauerlicherweise politisch motiviert.

Wertvolle Diskussionen und neue Erkenntnisse ergaben sich insbesondere durch die interdisziplinäre Zusammensetzung der Gruppe. Neben Lebensmittelchemikern trugen auch Ingenieure, Biotechnologen, Biologen, Physiker und Mathematiker zum Gelingen der dreitägigen Veranstaltung bei. Zahlreiche neue Kontakte konnten geknüpft und neue gemeinsame Projektideen entwickelt werden. Eine Fortsetzung der Summer School im Jahr 2019, dann an der Universität Hohenheim, wurde bereits beschlossen.

 

Pressemitteilung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) vom 12.09.2017

structure-353006_1280Wissenschaftler der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und des französischen geologischen Dienstes BRGM ist es jetzt mit Hilfe von Mikroorganismen gelungen, aus heimischem Kupferschiefer 97 % Kupfer zu lösen. Dafür nutzten sie spezielle Laugungsbakterien, die unlösliche Erzminerale in wasserlösliche Salze umwandeln. Aus den metallreichen Lösungen konnte das Kupfer dann durch biologisch-chemische Ausfällung gewonnen werden.

Das Projekt erfolgte im Labormaßstab, in so genannten „Bioreaktoren“. Nur durch Optimierung der Betriebstemperatur und Wachstumsbedingungen der Bakterien konnte die Kupfer-Ausbeute auf fast 100 % gesteigert werden. Zur Überwachung und Steuerung der Mikroorganismen im Bioreaktor wurden molekulare Methoden weiterentwickelt.

Die Projektergebnisse ermöglichen eine Maßstabsvergrößerung für den Aufbereitungsprozess von Kupferschiefer. Sie wurden in mehreren Artikeln in Fachzeitschriften publiziert und werden auf dem „22. International Biohydrometallurgy Symposium“ im September präsentiert.

Ziel der deutschen und französischen Geowissenschaftler ist es nun, zukünftig im geomikrobiologischen Labor Wertmetalle aus verschiedenen Erzen zu gewinnen.

Das aktuell abgeschlossene BGR-Projekt ist Bestandteil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten deutsch-französischen Verbundvorhabens „Ecometals“. Dabei geht es um die Entwicklung eines umweltverträglichen, energie- und rohstoffeffizienten Aufbereitungsprozesses für Kupferschiefer.

Weitere Informationen:
Metall-Biolaugung (Biomining) in der BGR: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Biomining/biomining_node.html

Follow us to the year 2040…

It’s harvesting time. After delivering the wheat to the silo, the harvesting machine delivers the straw to the plant that has been temporarily placed next to the farm. After biotechnical and chemical processing, the bio-based plastic granulate is filled and ready for shipment; over the next couple of days, it will be sold via regional shops to the consumers who use it as feed for their 3D printers at home and produce their own goods as required.

Meanwhile, at the industrial site close by, the chemical plant has switched from producing ingredients for the sun-tan lotion to synthesizing anti-freeze agents. Decoupling one module and replacing the downstream processing unit has been a matter of hours. The central software has calculated the required formulations and production parameters, and the individual components have already started to fine-tune their settings in bilateral communications.

F3 Factory Container_kleinVision, forecast or mumbo jumbo? As far-fetched as the scenario may seem, the technological foundations are being laid today: Modularisation and automation are not only taking the process industry to new levels of efficiency, but they will fundamentally change the business models of the chemical and pharmaceutical industry.

The key to the future lies in the combination of automation and modularization. Experts envision different ways on how these two developments interact: Herman Bottenberg, Zeton, is convinced that “for true flexible manufacturing for multi purpose products and when applying the modular approach both hardware and automation has to become 100% modular!” Axel Haller, ABB, says: “Modular and system independent automation is possible. The market will decide if this will be the next step into the future”.

At first sight, the performance improvements that are enabled within existing processes seem more evolutionary than revolutionary. Marc Richter, Renishaw points out the quality improvements by new techniques and the speed-up development cycles of pharmaceuticals. And Marin Valek, GE, adds: “Companies use less than 10% of the information available to be better in operations. Winners will use IIoT technology and data science to get the competitive advantage of having high predictable performance.”

The technological progress opens up two different pathways: One leads from today’s batch-based production to continuous flows. This is more than a change in process – it calls for a different conceptual approach. Alessandra Vizza, Corning: “Mindset change is required to understand that continuous flow processes are no more a new system to test but the tool to be used for cost reduction; safety; environmental impact and innovation. An appropriate solution to fine-tune chemical production needs with world behaviour and epoch constraints.”

On the other hand, modular plants offer high flexibility and the opportunity for customized or even personalized products in small volumes. This entails a fundamental change in business models. Says Mario Bott, Fraunhofer IPA: “Monolith organizational approaches in process industries will struggle to manage the challenges of mass personalization.” Yet, the chances of the necessary transformation are often underestimated.  Mark Talford, BRITEST, says that “much has been done to develop practical modular continuous production technologies, but there is still a challenge to convince decision-makers to invest. As well as new business models, we need tools and guidance to help decision-makers overcome their perceived fears.” The adaptation will certainly be worth it. Dirk Kirschneck, Microinnova, summarizes the opportunities a successful transformation offers: “Industry 4.0 delivers the bridge between the production flexibility and knowledge-based process performance. Industry 4.0 will transform the chemical industry and will lead to a new efficiency level in terms of speed, quality and resources. Radical new business models will push the chemical industry to a new performance level.”

And what is your opinion? Give us your view and discuss with the expert’s quotes and many others at the PRAXISforum “Future of Chemical and Pharmaceutical Production”…

PF Future Production 2017