Die Forschungsgruppe Nachhaltige Technologien und Prozess-Simulation beschäftigt sich mit der Umsetzung von lignozellulosehaltiger Biomasse und Reststoffen in Bioraffinerien. Untersucht werden verschiedene Vorbehandlungsmethoden zum Aufschluss der Biomasse (z.B. Heißwasser-Extraktion und/oder Organosolv-Prozess  - Details), sowie die Gewinnung von hochwertigen Inhaltsstoffen (z.B. Lignin, Zucker, Säuren, Cellulose - Details). In verschiedenen Bioraffinerie-Konzepten werden die weiteren Verarbeitungsmöglichkeiten von lignozellulosehaltiger Biomasse zu unterschiedlichen Produkten (z.B. Nanolignin, Zuckerersatzstoffe, Pharmazeutika, Biotreibstoffe) evaluiert. Die hierfür nötigen thermischen, chemischen und biochemischen Prozesse werden im Labor- und Pilotmaßstab untersucht und durch umfassende Analytik quantifiziert.

 

Schematisce Darstellung der Sequentiellen Extraktion mit den Produkten: Extraktstoffe, Hemicellulose, Lignin und Cellulose.

Die Entwicklung nachhaltiger Technologien (Bioraffinerie, Metallurgie, Chemische Prozesse) wird begleitet durch:

  • Prozess-Simulation
  • Energieoptimierung (Pinch-Analyse, Wärmeintegration, Exergieanalyse)
  • Wirtschaftlichkeitsberechnungen
  • Nachhaltigkeitsanalysen

Prozess-Simulation wird eingesetzt um einzelne Prozesseinheiten und deren Kombination zu komplexen Gesamtprozessen zu analysieren. Die berechneten Massen-, Energie- und Exergiebilanzen erlauben ein tieferes Verständnis für die Abhängigkeiten und Wechselwirkungen verschiedener Prozessschritte. Die Simulationsergebnisse sind eine wertvolle Unterstützung in der Entwicklung, Planung, Optimierung, und dem Scale-up von Prozessen. Verwendet werden die – auch in der Industrie üblichen – Software-Tools Aspen Plus, IPSEpro und gPROMS. Zur Bereitstellung der notwendigen Stoffdaten stehen experimentelle Methoden sowie ab-initio Berechnungen mit Softwaretools wie COSMOtherm zur Verfügung.

Iterationsschleife über Proezess Simulation, Wärmeintegration und Kostenrechnung und die Beeiflussung durch Experimetelle Daten Stoffdatenberechnung, Exergieanalyse und Lebenszyklusanalyse.

Kernkompetenzen

  • Thermische Trennverfahren (Extraktion, Membrantrennverfahren, Rektifikation, Absorption) und ihre Anwendung in Chemie, Biotechnologie und Umwelttechnik

  • Entwicklung von Bioraffineriekonzepten

  • Prozesssimulation - Massen- und Energiebilanzen komplexer Prozesse (Bioraffinerie, Metallurgie, Chemische Prozesse)

  • Energetische Optimierung von Prozessen durch Pinch-Analyse, Wärmeintegration und Exergieanalyse

  • Prozessdesign und Prozessoptimierung

  • Ermittlung thermodynamischer Eigenschaften und elektrolytischer Gleichgewichte