Zeitung Heute : Zwischen Labortisch und Chemiefabrik

Produktionsverfahren werden zunächst in Modellanlagen getestet – dann dürfen sie „wachsen“.

Rudolf Kellermann
Modell für Großanlagen. Mit Miniplants testen Forscher neue Verfahren für die Chemieindustrie. Funktioniert die Technik im Kleinen, dient sie als Vorlage für große Anlagen. Foto: TU Presse/Dahl
Modell für Großanlagen. Mit Miniplants testen Forscher neue Verfahren für die Chemieindustrie. Funktioniert die Technik im...

Wenn Günter Wozny vom Fachgebiet Dynamik und Betrieb technischer Anlagen der TU Berlin vor einer seiner „Miniplant“-Anlagen steht, spürt man die Begeisterung des Ingenieurs für die kleinen Modelle. Wobei das Wort „klein“ nicht wirklich passt, denn einige dieser Forschungsanlagen reichen über mehrere Stockwerke.

Für die Mitarbeiter in dem Gebäude ist das Wort „Miniplant“ eine grundlegende Vokabel, Besucher hingegen brauchen oft eine Erklärung. Es ist ein zusammengesetztes Kunstwort, erläutert Wozny. „Mini“ steht für „klein“, „plant“ allgemein für „Industrieanlage“. Im konkreten Fall sind die Geflechte aus Rohren, Ventilen und Schaltern Modelle für Chemiefabriken. Sie sind die Verbindung zwischen grundlegenden Experimenten am Labortisch und riesigen Anlagen, die jährlich einige Tausend Tonnen verschiedener Chemikalien produzieren. Gelingt es den Forschern mit ihrer Miniplant zum Beispiel Grundstoffe für Kleber schnell und zuverlässig herzustellen, darf die Anlage „wachsen“. Das Modell der TU wird so zum Bauplan für reale Anlagen, die fünf- oder gar zehnmal so groß auf dem Gelände von Chemiefirmen errichtet werden.

„Bevor die Firmen millionenschwere Investitionen tätigen, müssen sie sicher sein, dass der neue Herstellungsprozess auch funktioniert“, erläutert Wozny die Motivation seiner Industriepartner, sich an den Arbeiten des Sonderforschungsbereich „Inprompt“ an der TU Berlin zu beteiligen.

Derzeit arbeiten Wozny und seine Kollegen der TU Berlin und der Universitäten in Dortmund und Magdeburg unter anderem an einer Miniplant-Anlagen, die den Einsatz nachwachsender Rohstoffe in der chemischen Produktion ermöglichen soll. „Da die aktuell vorwiegend verwendeten Rohstoffe wie Erdöl in absehbarer Zeit knapp werden, müssen wir Produktionsanlagen auf den Einsatz anderer Öle umstellen“, sagt der Forscher. Das ist zum Beispiel Öl aus Raps oder Palmen.

Eines seiner „Glanzstücke“ ist eine mobile Miniplant-Anlage, mit der die Forscher zu ihren Industriepartnern fahren. Auf diese Weise können sie vor Ort neu entwickelte Verfahren und Techniken testen. Die verwendeten Rohre, Reaktoren und Steuereinheiten ähneln den Elementen von Lego und Co. Sie verfügen über ähnliche Anschlüsse und können rasch ausgetauscht werden, um neue Ideen zu testen. „Modularer Aufbau“, sagen die Forscher dazu. Er ermöglicht es, die Entwicklung zu beschleunigen und somit effektiver zu machen.

„Drei bis vier Jahre dauert ein Entwicklungsprozess von der Idee über eine Fülle von Computersimulationen bis zum Bau der ersten Miniplant“, erzählt Wozny. „Gebaut werden sie in einer Werkstatt der TU Berlin. Die Finanzierung der meisten Forschungsarbeiten übernehmen schließlich Industriepartner.“

Nicht nur Partner aus der Chemiebranche arbeiten mit der TU zusammen, auch Unternehmen aus der Eisenindustrie und Kokereien. Konkrete Anwendung finden die Produkte in vielen Bereichen, von der Herstellung verschiedener Plastiken über Klebstoffe bis hin zu Waschmitteln oder Kosmetika. „Wir arbeiten mit unseren Anlagen aber auch in der Forschung an der Umwandlung von Salz- in Trinkwasser“, ergänzt Wozny.

Wenn die Modellanlagen soweit entwickelt sind, dass die chemischen Reaktionen in ihrem Inneren so ablaufen, wie von Industriekunden gewünscht, steht die Vergrößerung an. „Allerdings lassen sich die Miniplants nicht linear hochrechnen und problemlos in erheblich größere, reale Produktionsanlagen umwandeln“, sagt Wozny. Auch dabei sei Forschungsarbeit gefragt – die die Wissenschaftler der TU leisten. Rudolf Kellermann

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