Nachhaltige katalytische Prozesse

Technologien zur Synthese von Chemikalien und Kraftstoffen aus CO2

Im Straubinger Innovationsfeld »Nachhaltige Katalytische Prozesse« arbeiten wir an der Entwicklung katalytischer Power‑to‑X‑to‑Y‑Prozesskaskaden. Mithilfe derartiger Technologien können aus einfachen und fast unbegrenzt verfügbaren Rohstoffen – erneuerbarer Energie, CO2 und Wasser – auf nachhaltige Weise chemische Produkte und Kraftstoffe hergestellt werden – Produkte, die die Basis unserer Wirtschaft und unseres täglichen Lebens bilden.

Den Power‑to‑X‑to‑Y-Ansatz realisieren wir durch die geschickte Kombination unterschiedlicher katalytischer Prozesse. Dabei dienen einfache Power‑to‑X‑Produkte, etwa Methanol oder Ameisensäure aus der CO2‑Konversion, als Edukte für nachgelagerte Konversionsschritte, um komplexere und hochwertige Produkte zu erhalten. Zu diesem Zweck nutzen und kombinieren wir Verfahren aus den Bereichen der heterogenen Katalyse, der Elektrochemie und der Weißen Biotechnologie.

Dabei spielt die Entwicklung leistungsfähiger Katalysatoren, z. B. neuer mikrobieller Produktionsstämme oder Elektrokatalysatoren, eine wichtige Rolle.

FuE-Schwerpunkte

 

Synthetische Kraftstoffe

  • Zentrum für nachhaltige Kraftstoffe ZENK
  • Kraftstoffe aus Alkoholen und leichten Alkenen
 

Power-to-X und »grüne« Plattformchemikalien

  • Prozesse für eine effektive Sektorenkopplung und die Produktion chemischer Grundstoffe als Basis einer nachhaltigen und zirkulären chemischen Industrie
 

Nachhaltige Elektrosynthese

  • CO2-Reduktion
  • Wasserstoffperoxid
  • Biobasierte Elektrosynthese
 

Mikrobielle Katalyse

  • Integration von Power-to-X und Biotechnologie
  • Methanolfermentation
  • Biosynthetische Wertschöpfung

Angebot vom Katalysator bis zur Prozesskaskade

Katalysatoren sind in der chemischen Industrie und der Biotechnologie unverzichtbar und allgegenwärtig. Sie beschleunigen chemische Reaktionen durch die Reduktion der Aktivierungsenergie und ermöglichen so die selektive und effiziente Synthese von Produkten.

Das Innovationsfeld »Nachhaltige katalytische Prozesse« arbeitet an der Entwicklung chemischer, elektrochemischer und biotechnologischer Katalysatoren für die nachhaltige Produktion von Chemikalien und Kraftstoffen aus erneuerbaren Ressourcen.

In sogenannten CCU-Prozessen (Carbon Capture and Utilization) wird Kohlenstoffdioxid (CO2) elektro- und heterogenkatalytisch zu C1-Intermediaten, Ethen und höheren Kohlenwasserstoffen umgesetzt. Weiterhin werden Katalysatoren für die Ammoniaksynthese, Reforming-Prozesse und die oxidative Konversion organischer Edukte entwickelt.

Die gewonnenen C1-Intermediate, etwa Methanol oder Formiat, werden als Substrate in ganzzellkatalytischen Prozessen zur fermentativen Synthese höherwertiger Produkte eingesetzt.

 

Leistungsangebot im Überblick

  • Katalysatoren für heterogenkatalytische Gasphasenreaktionen
  • Katalysatorscreening in kontinuierlichen und Batch-Versuchen
  • Elektrokatalysatoren und Elektroden für kathodische und anodische Reaktionen
  • Kopplung chemo-, elektro- und biokatalytischer Reaktionen in Prozesskaskaden
  • Metabolic Engineering mikrobieller Produktionsstämme
  • Prozessentwicklung
  • Machbarkeitsstudien für industrielle Prozessimplementierung

 

Für alle Synthesen bieten Ihnen die Entwicklung eines vollständigen Prozesses – von der Auswahl und Optimierung geeigneter Katalysatoren, über die Verfahrensentwicklung und Kombination verschiedener Konversionsschritte bis zur Prozessoptimierung und Aufskalierung.

Gerne erstellen wir Ihnen ein individuelles Angebot.

 

Chemische Katalysatoren

  • Katalysatorentwicklung und -synthese
  • Katalysatorscreening
  • Prozessentwicklung
    • Heterogen katalysierte Reaktionen in Gas- und Flüssigphasen
    • CO2-Konversion
    • Erneuerbarer (»grüner«) Ammoniak
 

Elektrochemische Katalysatoren

  • Entwicklung von Elektrokatalysatoren und Elektrodenmaterialien
  • Elektrochemische CO2-Konversion
  • Elektrochemische Synthesen
  • Elektrochemische Konversion biogener Rohstoffe
 

Biokatalysatoren

  • Stammentwicklung
  • Metabolic Engineering mikrobieller Produktionsstämme
  • Fermentation (Labormaßstab) von C1-Substraten
  • Konversion von C1-Substraten und anderen biogenen Substraten
  • Biobasierte Polymerbausteine
  • Mikrobielle Elektrosynthese

Wir sind Ihr Ansprechpartner für die Entwicklung nachhaltiger Syntheseprozesse und innovativer chemischer Produkte der Zukunft. Zentrale Aktivitäten umfassen die Auswahl von biobasierten Rohstoffen, die Entwicklung moderner Konversions- und Herstellungsverfahren, besonders auch unter Nutzung von katalytischen Prozessen (Chemo-, Bio- und Elektrokatalyse).

Dazu gehört ebenfalls die analytische und funktionale Bewertung der Prozesse und Produkte. Unser Ziel ist es, gemeinsam mit Partnern ressourcenschonend neue Produkte und Materialien aus biogenen Rohstoffen, Reststoffströmen und Kohlenstoffdioxid (CO2) herzustellen.

Dafür stehen am Standort Straubing des Fraunhofer IGB moderne Labore für biotechnologische und chemisch-synthetische Arbeiten sowie ein (Bio-)Polymerlabor und ein Materialverarbeitungstechnikum mit folgender Ausstattung zur Verfügung:

Synthese/Verarbeitung

  • Automatische Laborreaktoren
  • Hochdruckreaktoren
  • Katalysator-Screening
  • 10-Liter-Fermenter
  • Polymerisationsreaktor/Hydrierreaktor
  • Glovebox
  • Öfen
  • Vakuumtrockenschrank
  • Presse
  • Schneidmühle
  • Mini-Compounder
  • Spritzguss
  • Extrusion

Analytik

Strukturaufklärung

  • 400-MHz-Kernresonanzspektroskopie (NMR)
  • FTIR-Spektroskopie (Transmission und ATR)

Chromatographische Methoden

  • Gaschromatographie (GC)
  • Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC)
  • Größenausschlusschromatographie/Gelpermeationschromatographie (SEC/GPC)
  • Fast protein liquid chromatography (FPLC)

Weitere Methoden

  • Autotitrator
  • TOC Analyzer 

Materialcharakterisierung

Thermische Analyse

  • Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
  • Thermogravimetrische Analyse (TGA)
  • Bestimmung der Wärmeformbeständigkeit (HDT)

Mechanische Eigenschaften

  • Prüfung der Schlagzähigkeit (Pendelschlagwerk)
  • Universalprüfmaschine
  • Härteprüfung (DIN ISO 7619-1)
  • Rheologie/DMA (ab 2025)
  • Kapillarviskosimetrie mit Ubbelohde-Viskosimeter

Weitere Methoden

  • Mikroskopie
  • Dichtebestimmung von Feststoffen und Flüssigkeiten
  • Konditionierung von Prüfkörpern

1. Synthese/Verarbeitung

 

Automatische Laborreaktoren

Datenerfassung zur Entwicklung neuer Synthesen, Optimierung von Reaktionsverläufen sowie Ausarbeitung robuster und sicherer Prozesse.

 

Ausstattung Beschreibung
Doppelmantelreaktoren aus Glas 0,5 L – 4 L vorhanden
Bis zu 50 L aufrüstbar
Temperatur -10 °C – 200 °C
Parameterkontrolle Temperatur, pH-Wert, Rührgeschwindigkeit, Dosierung von Flüssigkeiten

Hochdruckreaktoren

Möglichkeit zur chemischen Synthese mit Beteiligung der Gasphase unter erhöhtem Druck.

 

Hochdruckreaktor Beschreibung
Parallele Autoklavenstation Vier Parallelreaktoren im Labormaßstab
Volumen: je 100 mL/Reaktor
Druck: bis 300 bar
Temperatur: bis 400 °C
Material: Hastelloy C22
Rührer: Begasungsrührer
Computersteuerung und genaue Dokumentation der Reaktionsdaten
Kleinautoklaven Volumen: 50 mL + 100 mL
Druck: bis 150 bar
Temperatur: bis 250 °C
Material: Edelstahl
Säureaufschlussautoklaven Volumen: 45 mL + 125 mL
Druck: bis 120 bar
Temperatur: bis 250 °C
Material: PTFE-Becher mit Edelstahl-Außenkörper
Parr Batchreaktor Volumen: 2 L
Druck: bis 100 bar
Temperatur: bis 350 °C
Material: Edelstahl
Rührer: Begasungsrührer und Blattrührer

Katalysator-Screening

Paralleles Katalysatorscreening unter definierten Bedingungen.

 

Screening-System Beschreibung
Heterogene Katalysator-Screeningstation Vier Parallelreaktoren
Temperatur: bis 500 °C
Druck: bis 80 bar pro Reaktor
Material: Stahl
Gase: CO, CO2, H2, N2, Ar, Luft, Kohlenwasserstoffe
Gasfluss: 10 – 100 mL min-1 pro Reaktor
Flüssigkeiten: Wasser (0 – 2,5 g h-1)
Dreiphasenreaktor (Festbett) Volumen: D = 6 mm; H = 200 mm
Druck: bis 10 bar
Temperatur: bis 450 °C
Material: Stahl oder Glas
Gase: NH3, N2, Luft
Volumenströme: flüssig bis 2 mL/min; Gas bis 100 mL/min

10-Liter-Fermenter

 

Ausstattung Beschreibung
BBI BIOSTAT® C C10-3
15-L-Kessel
(Verhältnis Höhe zu Durchmesser 3:1)
Arbeitsvolumen: 3 – 10 L
Druckfestigkeit -1 – 3 bar
Begasungssteuerung 0,6 – 30 L min-1 (0,04 – 2 vvm), Luft, N2
Rührung 2 x 6 Blatt Rushton-Turbine
900 W bürstenloser Motor
Pumpensteuerung 4 x Schlauchpumpen (max. 300 mL min-1)
Sensoren pH, pO2, Antischaum,
Temperatur
Überwachung und Steuerung Regelung pH (1 – 13) und pO2 (0 – 100 %)
Antischaummittelzufuhr
Medien-/Substratzufuhr
Temperatur (8 – 150 °C)
Rührung (10 – 1500 rpm)

Polymerisationsreaktor/Hydrierreaktor

2-stufige Pilotanlage für Demonstrationen von Polykondensationen unter anwendungsnahen Bedingungen und zur Durchführung von Hydrierungen organischer Verbindungen.

 

Ausstattung Beschreibung
Arbeitsvolumen Zwei 1,5-L-Autoklaven mit Destillationseinheit
Überwachung und Steuerung Pilotanlage voll steuer- und regelbar
Möglichkeit der gesteuerten Gasdosierung
Temperatur Bis 350 °C
Druck Bis 200 bar

Glovebox

 

Ausstattung Beschreibung
Schutzgasbefüllung mit Argon und Stickstoff Durchführung von luft- und wasserempfindlichen Reaktionen
(< 1 ppm Sauerstoff und Feuchte)
Druck -15 – 15 mbar
(Über- oder Unterdruck)

Öfen

Muffel- und Kalzinieröfen mit Schutzgasfunktion und Steuereinheit.

 

Ausstattung Beschreibung
Gase N2, Luft
Temperatur Bis 1200 °C

Vakuumtrockenschrank

 

Ausstattung Beschreibung
Füllvolumen 115 L
Vakuum Bis 15 mbar
Temperatur Bis 110 °C

Presse

Zur Durchführung von thermischen Umformprozessen.

 

Ausstattung Beschreibung
Oberflächentemperatur Bis 300 °C
Presskraft Bis 200 kN

Schneidmühle

Die Schneidmühle dient zur Zerkleinerung von weichem bis mittelhartem, sprödem oder faserigem Probenmaterial.

 

Ausstattung Beschreibung
Schneideinsatz 3 Rotormesser mit 4 Gegenmessern aus Stahl
Siebeinsätze

0,2 mm, 0,5 mm, 1,0 mm und 1,5 mm Trapezloch

Drehzahlbereich 6000 – 22000 U/min, einstellbar in 1000er Schritten
Zeit-Funktion Zeitvorgabe/Stoppuhr
Verspröden des Probenmaterials Eine Verarbeitung von versprödetem Probenmaterial, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff, ist möglich.
Aufgabematerial Stückgröße max. 15 mm
Durchsatzmenge

Bis 15 l/h -> Probenabhängig

Mini-Compounder

Es handelt sich um einen Doppelschneckenextruder zur Verarbeitung von Kleinstmengen. Dient zur Ermittlung erster materialspezifischer Kenndaten.

 

Ausstattung Beschreibung
Zylindervolumen 15 ml
Temperatur Bis 400°C
Rotationsgeschwindigkeit Bis 250 rpm
Drehmoment Max. 40 Nm
Materialeigenschaft
Zylinder (64 HRC, 2000 Vickers) und Schnecken (56 HRC, 1000 Vickers) sind verschleißfest, abriebresistent und chemikalienbeständig.
Bypass-Ventil Möglichkeit der Materialrückführung oder einer kontinuierlichen Extrusion
Datenaufzeichnung über Software

Grafische Darstellung und Aufzeichnung der Extrusionsparameter (Temeratur, Schmelzvisikosität, Scherkräfte, Drehmoment). Speicherbar als Excel Datei.

Spritzguss

 

System Beschreibung
MiniJet Kolbenplastifizierung
Spritzgussanlage (für 2022 in Planung)
Schneckenplastifizierung

Extrusion

  • Planetwalzenextruder
  • Mini-Compounder

2. Analytik

 

2.1. Strukturaufklärung

 

400-MHz-Kernresonanzspektroskopie (NMR)

NMR-Spektroskopie

Strukturaufklärung organischer Moleküle, Endgruppenbestimmungen von Polymeren und Reaktionsverfolgung von chemischen Synthesen qualitativ und quantitativ.

 

Ausstattung Beschreibung
9,4-Tesla-Magnet

Frequenz 400 MHz

5-mm-Probenkopf

Automatisch abstimmbar im Bereich von 1H bis 19F und 31P bis 109Ag, Feldgradient bis 140 G/cm

2-Kanalspektrometer Messung sowohl von 1D als auch von 2D COSY-, HMQC-, HMBC-, NOESY-, ROESY-, TOCSY- und DOSY-Spektren möglich
Variable Temperiereinheit -100 °C – 150 °C 

FTIR-Spektroskopie (Transmission und ATR)

Strukturaufklärung organischer Moleküle und Reaktionsverfolgung von chemischen Synthesen.

 

Ausstattung Beschreibung
ATR-Einheit

Zerstörungsfreie Prüfung der Identität von Feststoffen und bekannter Substanzen

Transmissionsmessung von KBr-Presslingen

Quantitative Analysen 

 

2.2. Chromatographische Methoden

 

Gaschromatographie (GC)

Die Gaschromatographie dient sowohl zur qualitativen als auch zur quantitativen Analyse von organischen Substanzgemischen. Grundbedingung hierfür ist die zersetzungsfreie Verdampfung der einzelnen Komponenten.

 

GC-Ausstattung Beschreibung
Single-Quad-MS-Detektor (Massenspektrometrie)

Identifizierung und Bestimmung unbekannter Substanzgemische aus z. B. Lacken, Naturstoffproben, Aroma- und Geruchsstoffen

FID (Flammenionisationsdetektor)

Robuster Detektor für organische Stoffe mit zugleich sehr hoher Empfindlichkeit (Nachweisgrenze 1 ng)

WLD (Wärmeleitfähigkeitsdetektor) Universeller Detektor
Headspace Analysemethode leichtflüchtiger Substanzen
SPME (Festphasenmikroextraktion)

Analysemethode von Proben mit geringer Konzentration mittels Adsorption

Probenaufgabe-Optionen On-column, SSL (split/splitless), PTV (programmed temperature vaporizer)

Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC)

Die Hochdruckflüssigkeitschromatographie dient sowohl der qualitativen als auch der quantitativen Analyse von organischen Stoffgemischen in Lösung. 

 

HPLC-Ausstattung Beschreibung
DAD (Dioden-Array-Detektor)

Detektion des kompletten UV/Vis-Bereiches 

ELSD (Evaporative Light Scattering Detector)

Detektion von Substanzen durch strukturspezifische Lichtstreuung 

RID (Refractive Index Detector) Detektion über Brechungsindexänderung
MS-Detektor (Massenspektrometrie)  Identifizierung und Quantifizierung von Substanzen, MSn-Spektren 

Größenausschlusschromatographie/Gelpermeationschromatographie (SEC/GPC)

Bestimmung von Molekulargewichtsverteilungen mit Molmassen von 102 – 107 g/mol.

 

Ausstattung Beschreibung
GPC

Isokratische Pumpe, HFIP-kompatible Geräte

Druck: 200 bar

Differenzial-Refraktometer RI-Detektor

Konzentrationsdetektor für klassische GPC mittels Standard-Kalibrierung

Mehrwellenlängen UV-Vis Detektor Detektion von Strukturverteilungen in Co‑Polymeren
Mehrwinkel-Lichtstreudetektor (MALLS) SLD7100 Molmassensensitive Detektion über die Streuwinkel, geeignet ab 10 000 g/mol, u. a. von natürlichen Peptiden und Biopolymeren
Viskositätsdetektor DVD 1260

Molmassensensitive Detektion über die Viskosität, geeignet ab 5 000 g/mol

Fast protein liquid chromatography (FPLC)

Reinigung von (rekombinanten) Proteinen aus Zelllysaten.

 

Ausstattung Beschreibung
Säulen

Verschiedene Säulenmaterialien zur Proteinreinigung

UV-Detektor (UV-900)

Insbesondere zur Detektion von Proteinen

Leitfähigkeits- und pH-Detektor (P/C-900) Überwachung der Leitfähigkeit und des pH-Wertes

 

2.3. Weitere Methoden

 

Autotitrator

 

Mögliche Anwendungen BESCHREIBUNG
Anwendungen

Verseifungszahl nach DIN 53401

Verseifungszahl modifiziert für Lignin

Säurezahl DIN 53402

OH-Zahl nach DIN 53240

Endgruppenbestimmung für Polymere

Säure-Base-Titrationen

Karl-Fischer-Titrationen 

TOC – Analysator

Der TOC Analysator dient zur Bestimmung der Umweltparameter von TOC, NPOC, TC, TIC sowie POC in wässrigen Proben. Durch das TN-Zusatzmodul lässt sich ebenfalls der TNb bestimmen.

 

Ausstattung Beschreibung
Aufschlussmethode

Hochtemperaturverbrennung bis 950 °C

TN Detektor

Elektrochemischer „solid-state“ Detektor

Messbare Parameter TC, TIC, TOC, NPOC, NPOCplus, POC, TN
Messbereich (Nachweisgrenze)

0 – 30.000 mg/l C (4 µg/l C)

0 – 100 mg/l TNb (0,05 mg/l TNb)

Probenzufuhr

Automatische Fließinjektion mit automatischer Ansäuerung/Ausblasen der Proben, Spültechnik und Verdünnungsoption

3. Materialcharakterisierung


3.1. Thermische Analyse

 

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

Messung von Wärmestromänderungen, die aufgrund von temperatur- oder zeitabhängigen Veränderungen der physikalischen oder chemischen Probeneigenschaften entstehen (Phasenübergänge).

 

Ausstattung Beschreibung
Temperatur

-80 °C – 500 °C

Messgase

N2, Luft

Heizrate 0,02 – 300 K/min
Kühlrate 0,02 – 50 K/min

Thermogravimetrische Analyse (TGA)

Messung der Massenänderung einer Probe in Abhängigkeit von der Temperatur und Zeit.

 

Ausstattung Beschreibung
Temperatur

Bis 1100 °C

Heizraten

0,02 – 150 K/min

Tiegelvolumen Bis zu 900 µL
SORPTIONSEINHEIT  
Temperatur

Bis 95 °C

Rel. Luftfeuchtigkeit 100 %

HDT/Vicat (noch nicht in Betrieb)

Das HDT/Vicat dient zur Bestimmung der Wärmeformbeständigkeitstemperatur, der Erweichungstemperatur sowie des Zeitstandverhaltens verschiedener Polymere.

 

Ausstattung Beschreibung
Temperatur   

bis 300 °C

Prüfung nach

ISO 75 1-3, ISO 306


Messstationen
4
Ergebnisauswertung

statistische Auswertung und Darstellung als Ergebnistabelle und Grafik

Erstellen eines Prüfprotokolls

 

3.2. Mechanische Eigenschaften

 

Pendelschlagwerk

Das Pendelschlagwerk dient zur Bestimmung der Schlagzähigkeit verschiedener Polymere.

 

Ausstattung Beschreibung
Arbeitsvermögen Bis 50 J
Prüfung nach

ISO 179 (Charpy), ISO 180 (Izod)

Jeweils 3 Pendel 0,5 J, 2 J und 5 J (Charpy), 1 J, 2,75 J und 5,5 J (Izod)
Ergebnisauswertung

Statistische Auswertung und Darstellung als Ergebnistabelle und Grafik. Erstellen eines Prüfprotokolls.

Universalprüfmaschine

Für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften verschiedener Polymere.

 

Ausstattung Beschreibung
Prüfmöglichkeiten Zugprüfung nach ISO 527 1-3, 3-Punkt Biegeprüfung nach ISO 178
Prüfkraftbereich

Bis 20 kN

Nennkraft Kraftaufnehmer 2,5 kN
Dehnungsaufnehmer Videoextensometer (optisch)
Probenhalter Pneumatisch mit einstellbarem Schließdruck, Prüfkraft 2,5 kN
Ergebnisauswertung

Statistische Auswertung und Darstellung als Ergebnistabelle und Grafik. Erstellen eines Prüfprotokolls.

Härteprüfung (DIN ISO 7619-1)

Digitale Shore-Härteprüfer Typ A und Typ D mit Prüfstand.

 

Ausstattung Beschreibung
Typ A

Für weiche Materialien

Typ D

Für mittelharte bis harte Materialien

Auflösung 0,1
Genauigkeit ≤ 1 %

Rheologie/DMA (in Planung für 2025)

Anschaffung eines leistungsfähigen Kombinationsgeräts, welches sowohl scherrheologische Untersuchungen in Rotation und Oszillation als auch dynamisch-mechanische Analysen an Festkörpern in Biegung, Zug und Kompression ermöglicht.

Kapillarviskosimetrie mit Ubbelohde-Viskosimeter

Bestimmung der reduzierten, intrinsischen Viskosität von verdünnten Lösungen thermoplastischer Polymere.

 

Ausstattung Beschreibung
Prüfung nach

DIN EN ISO 307, DIN EN ISO 1628 etc.

Lösungsmittel

m-Kresol

Schwefelsäure

Ameisensäure

Viskosimeter Ubbelohde und Mikro-Ubbelohde (DIN 51562)

3.3. Weitere Methoden

 

Mikroskopie

Für Auflicht- und Durchlichtanwendungen.

 

Ausstattung Beschreibung
Objektive

Faseranalysen: 5x, 10x, 20x, 50x

Mikrobiologie: 40x, 100x (Ölimmersion)

5-Mpx-Kamera

Hochauflösende Kamera zur optimalen Bildgebung

3-Achsen-Motorisierung des Probentisches Automatisierte Erstellung tiefenscharfer Bilder über Software möglich

Hellfeld-/Dunkelfeldpolarisation

Phasenkontrast Ph1/Ph2/Ph3

Durchlichtpolarisation mit zusätzlicher Lambda-Platte 

Diverse Kontrast-/Polarisationseinstellungen für Auf- und Durchlichtanwendungen möglich, um Strukturen optimal darstellen zu können

Dichtebestimmung von Feststoffen und Flüssigkeiten

Feststoffe: Dichtewaage nach DIN EN ISO 1183.

Flüssigkeiten: Dichtemessgerät (Biegeschwinger) zur Bestimmung nach DIN EN ISO 5725 mit Adapterheizung zur Messung von hochviskosen Proben.

 

Ausstattung Beschreibung
Bereich der Dichte

0 g/cm³ – 3 g/cm³

Temperaturbereich

0 °C – 100 °C

Probenvolumen Ca. 1 mL
Genauigkeit 0,0001 g/cm³

Konditionierung von Prüfkörpern

Konstant-Klimaschrank zur Lagerung von Prüfkörpern unter Normklimabedingungen bei 23 °C und 50 % r. F.

Projekte aus dem Innovationsfeld Nachhaltige katalytische Prozesse

 

März 2016 – November 2019

CELBICON

Kosteneffiziente Umwandlung von Kohlendioxid in Feinchemikalien

Ziel des CELBICON-Projektes ist die Entwicklung von neuen »CO2-to-chemicals«-Technologien. Dieses Ziel wird durch die Kombination aus Absorption von CO2 aus der Luft, elektrochemischer CO2-Umsetzung zu C1-Intermediaten und einer abschließenden Fermentation der Intermediate zu höherwertigen Chemikalien erreicht.

 

September 2022 – August 2025

CoalCO2-XTM

Umwandlung von CO2 aus südafrikanischen Kohlekraftwerken in mehrere Produktströme mithilfe von grünem Ammoniak und Wasserstoff

Südafrikas Kohlekraftwerke emittieren nicht nur große Mengen CO2, sondern auch gesundheitsschädliche Stickoxide (NOx), Schwefeloxide (SOx) und Feinstaub. Damit Kohle bis zum vollständigen Umstieg auf erneuerbare Energien auf möglichst umweltverträgliche Weise genutzt werden kann, sollen die Komponenten des Rauchgases mit dem Programm CoalCO2-XTM für eine kreislauforientierte Herstellung von Produkten wie Diesel und Düngern nutzbar gemacht werden.

 

Januar 2018 – Dezember 2020

CO2EXIDE

CO2-basierte Elektrosynthese von Ethylenoxid

Ziel des Projekts CO2EXIDE ist die Etablierung eines elektrochemischen, energieeffizienten und nahezu CO2-neutralen Verfahrens zur Herstellung von Ethylen aus CO2, Wasser und erneuerbaren Energien. Einer der zentralen Schritte ist die Entwicklung eines neuartigen Elektrolyseurs, der eine gleichzeitige Reaktion auf Anode und Kathode ermöglicht, die energie- und ressourceneffizienter ist.

 

November 2022 – Oktober 2025

DiMeFu

Dimethylfuran als nachhaltiges Folgeprodukt von 5-Hydroxymethylfurfural: Herstellung und Anwendungen eines biobasierten Lösungsmittels

Ziel des Projekts DiMeFu ist die weitere Optimierung und die anschließende Hochskalierung eines in der Arbeitsgruppe von Prof. Muhler entwickelten heterogen katalysierten Prozesses. Im Rahmen eines DFG-Vorgängerprojekts wurde 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) mittels neuartiger Pd-basierter Katalysatoren geträgert auf N-dotiertem Kohlenstoff und unter milden Reaktionsbedingungen unter Zuhilfenahme von Ameisensäure erfolgreich zu Dimethylfuran (DMF) umgesetzt.

 

Januar 2021 – Dezember 2023

EcoFuel

Kreislauforientierte und wirtschaftliche Erzeugung von Kraftstoffen mit Strom aus erneuerbaren Energien

Ziel des EU-Projekts EcoFuel ist die Entwicklung der nächsten Generation erneuerbarer Kraftstoffe, die mittels erneuerbarer Energien aus CO2 hergestellt werden. Dazu will das Projektkonsortium eine neuartige durchgängige Prozesskette demonstrieren, die die Energieeffizienz bei der elektrochemischen Herstellung von synthetischem Kraftstoff aus CO2 und Wasser deutlich verbessert.

November 2023 – Oktober 2026

ECOMO –

Elektrobiokatalytische Kaskade zur Reduktion von CO₂ zu CO gekoppelt mit der fermentativen Produktion hochwertiger Diamin-Monomere

ECOMO vereint Bioelektrokatalyse, biohybride Materialwissenschaften, organische Synthese, technische Mikrobiologie und Verfahrenstechnik für die CO‑Gas-Fermentation zu Acetat und die anschließende fermentative Herstellung von Diaminen.



 

April 2021 – Dezember 2021

EVOBIO-Demo

Technologien für die Kläranlage der Zukunft

»Grünes« Methanol kann aus CO2 und erneuerbarer Energie hergestellt werden. Dadurch liegt sein Einsatz als zentraler Rohstoff einer nachhaltigen chemischen Industrie mit enormem Potenzial auf der Hand. Insbesondere die aktuellen politischen Rahmenbedingungen bieten Platz für diesen klimapositiven Ansatz. Vor diesem Hintergrund wurde das vom BMBF und Fraunhofer geförderte Verbundvorhaben EVOBIO im Folgeprojekt EVOBIO-Demo von einem Fraunhofer-Konsortium bestehend aus IGB, UMSICHT und IMW weitergeführt. Im Vordergrund steht die Weiterentwicklung einer biotechnologischen Produktionsroute für organische Säuren aus Methanol.

 

August 2020 – Dezember 2020

EVOBIO

Evolutionäre bioökonomische Prozesse

»Integrative Nutzung von Stoffströmen zur Herstellung optimierter Materialien für innovative Produkte in bioökonomischen Prozesskreisläufen«

Weltweit führen Wertschöpfungs- und Produktionsprozesse zu schädlichen Emissionen und nicht verwertbaren Abfällen und Abwässern. Im Projekt EVOBIO wurden daher Verfahrenskonzepte entwickelt und exemplarisch demonstriert, um Stoffströme, Materialien und Produkte vollständig nutzen zu können – in nachhaltigen, ressourcenschonenden bioökonomischen Prozesskreisläufen und durch rückstandsfreie Wiederverwendung der eingesetzten Ressourcen.

 

Januar 2021 – Dezember 2023

Fraunhofer-Leitprojekt »ShaPID«

Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization

Die chemische Industrie ist für eine Vielzahl industrieller Wertschöpfungsketten unverzichtbar und einer der wichtigsten Impulsgeber für neue Produktentwicklungen und Innovationen. Globale Herausforderungen in den Bereichen Klimaschutz, Energie- und Ressourceneffizienz, gepaart mit den Forderungen aus Gesellschaft und Politik nach einer grünen, nachhaltigen Chemie, haben dazu geführt, dass sich die chemische Industrie ehrgeizige Ziele gesetzt hat, um ihre Produktionsprozesse zu defossilisieren und eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung zu etablieren. Diese Transformation erfordert große Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen.

 

November 2018 – Juli 2020

Green Ammonia

Grüne Ammoniakproduktion in Marokko

Ammoniak wird in großen Mengen zur Produktion von Düngemitteln benötigt. Im Auftrag des marokkanischen Düngemittelherstellers OCP hat das Fraunhofer IGB, gemeinsam mit dem Fraunhofer IMWS neue Technologien zur nachhaltigen Produktion von Ammoniak untersucht.

 

Oktober 2016 – September 2020

GreenCarbon

Fortschrittliche Kohlenstoffmaterialien aus Bioabfall: Nachhaltige Wege zur Förderung innovativer grüner Technologien

Das Forschungsfeld konzentriert sich auf die Herstellung von Carbonmaterialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie deren Weiterentwicklung zum Katalysator oder Adsorbermaterial für High-Performance- Anwendungen.

 

Januar 2023 – Dezember 2026

POWER2HYPE

Elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid – Weiterentwicklung in internationalem Großprojekt

Wasserstoffperoxid (H2O2) ist ein umweltfreundliches und in der Chemieindustrie weit verbreitetes Oxidationsmittel. Die klassische Herstellungsmethode ist jedoch teuer und nicht für eine dezentrale Anwendung geeignet. Im Projekt CO2EXIDE wurde bereits ein alternatives elektrochemisches Verfahren zur anodischen Oxidation in einer kontinuierlichen Fließzelle entwickelt. 

Weitere Projekte

AmmonVektor

ELEVATOR

NaPeMon

SynergyFuels

ZENK

Infomaterialien

 

Broschüre »Kombinierte biotechnologische und chemische Verfahren«

 

Produktblatt »Elektrosynthese von Basischemikalien«

Wissenschaftliche Publikationen

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2024 Process Cascade for the Production of Green Polymers from CO2 and Electric Energy
Fabarius, Jonathan Thomas; Pietzka, Carsten; Pangotra, Dhananjai; Wriedt, Benjamin; Vieira Dessoy Maciel, Luciana; Sagstetter, Carina; Speck, Melanie; Ziogas, Athanassios; Baumgarten, Nils; Kost, Hans-Joachim; Löb, Patrick; Patzsch, Katja; Bernau, Catherine Rose; Böringer, Sarah; Pico, Davide; Lieske, Antje; Vater, Marcus; Wendler, Ulrich; Roth, Arne
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Electrochemical Water Oxidation to Hydrogen Peroxide on Bipolar Plates
Pangotra, Dhananjai; Roth, Arne; Sieber, Volker; Vieira Dessoy Maciel, Luciana
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Electrochemical CO2 Utilization for the Synthesis of α-Hydroxy Acids
Seidler, Johannes; Roth, Arne; Vieira Dessoy Maciel, Luciana; Waldvogel, Siegfried R.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Bioelectrochemical synthesis of gluconate by glucose oxidase immobilized in a ferrocene based redox hydrogel
Radomski, Johanna; Vieira Dessoy Maciel, Luciana; Sieber, Volker
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Lipase‐mediated plant oil hydrolysis - Toward a quantitative glycerol recovery for the synthesis of pure allyl alcohol and acrylonitrile
Melcher, Felix; Vogelgsang, Ferdinand; Haack, Martina; Masri, Mahmoud; Ringel, Marion; Roth, Arne; Garbe, Daniel; Brück, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 FexNi(1-x) coatings electrodeposited from choline chloride-urea mixture: Magnetic and electrocatalytic properties for water electrolysis
Oliveira, Francisco G.S.; Santos, Luis P.M.; Silva, Rodolfo B. da; Correa, Marcio A.; Bohn, Felipe; Correia, Adriana N.; Vieira Dessoy Maciel, Luciana; Vasconcelos, Igor F.; Lima-Neto, Pedro de
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Anodic production of hydrogen peroxide using commercial carbon materials
Pangotra, Dhananjai; Csepei, Lénárd-Istvan; Roth, Arne; Ponce de León, C.; Sieber, Volker; Vieira Dessoy Maciel, Luciana
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Anodic generation of hydrogen peroxide in continuous flow
Pangotra, Dhananjai; Csepei, Lénárd-Istvan; Roth, Arne; Sieber, Volker; Vieira Dessoy Maciel, Luciana
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Synthetic methylotrophic yeasts for the sustainable fuel and chemical production
Wegat, Vanessa; Fabarius, Jonathan; Sieber, Volker
Review
2021 Enhanced C2 and C3 Product Selectivity in Electrochemical CO2 Reduction on Carbon-Doped Copper Oxide Catalysts Prepared by Deep Eutectic Solvent Calcination
Iwanow, Melanie; Seidler, Johannes; Vieira, Luciana; Kaiser, Manuela; Opdenbosch, Daniel Van; Zollfrank, Cordt; Gärtner, Tobias; Richter, Michael; König, Burkhard; Sieber, Volker
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Design of a synthetic enzyme cascade for the in vitro fixation of a C1 carbon source to a functional C4 sugar
Güner, S.; Wegat, V.; Pick, A.; Sieber, V.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Sustainable chemistry - An interdisciplinary matrix approach
Richter, Michael; Vieira, Luciana; Sieber, Volker
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Power-to-Methanol. Schlussbericht
Hadrich, Max; Roth, Arne; Apfelbacher, Andreas
Bericht
Report
2021 Novel cuprous oxide morphologies using amino acids and carboxylic acids as structure directing agents in a simple hydrothermal method
Seidler, J.; Landgraf, V.; Vieira, L.; Opdenbosch, D. Van; Waldvogel, S.R.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Synthetic Methylotrophy in Yeasts: Towards a Circular Bioeconomy
Fabarius, J.T.; Wegat, V.; Roth, A.; Sieber, V.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Dezentrale Entkopplung von Stromerzeugung und Energieversorgung durch Kopplung von onsite-elektrochemischer Methanolerzeugung und Methanolbrennstoffzellen - eleMeMe. Schlussbericht
Csepei, L.-I.; Deinert, L.; Roth, A.; Vieira, L.; Wössner, M.
Bericht
Report
2020 Assessing the potential of carbon dioxide valorisation in Europe with focus on biogenic CO2
Rodin, V.; Lindorfer, J.; Böhm, H.; Vieira, L.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Electrochemical CO2 reduction to formate on indium catalysts prepared by electrodeposition in deep eutectic solvents
Bohlen, B.; Wastl, D.; Radomski, J.; Sieber, V.; Vieira, L.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Renewable fuels for aviation
Roth, Arne
Aufsatz in Buch
Book Article
2020 Pyrolysis of Deep Eutectic Solvents for the Preparation of Supported Copper Electrocatalysts
Iwanow, M.; Vieira, L.; Rud, I.; Seidler, J.; Kaiser, M.; Opdenbosch, D. Van; Zollfrank, C.; Richter, M.; Gärtner, Tobias; König, B.; Sieber, V.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen
Perry, Samuel C.; Pangotra, Dhananjai; Vieira, Luciana; Csepei, Lénárd-István; Sieber, Volker; Wang, Ling; Ponce de León, Carlos; Walsh, Frank C.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Innovative cascade processes for the CO2 conversion into fuels and chemicals
Csepei, Lénárd-István; Gärtner, Tobias; Schmid, Jochen; Sieber, Volker
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Characterization of biomimetic cofactors according to stability, redox potentials, and enzymatic conversion by NADH oxidase from Lactobacillus pentosus
Nowak, C.; Pick, A.; Csepei, L.-I.; Sieber, V.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Regenerative Synthese von chemischen Energiespeichern und Feinchemikalien
Csepei, Lénéard István; Steffler, Fabian; Gärtner, Tobias; Sieber, Volker
Patent
2015 Is starch only a visual indicator for iodine in the Briggs-Rauscher oscillating reaction?
Csepei, Lénárd-István; Bolla, Csaba
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts
Naumann d'Alnoncourt, Raoul; Csepei, Lénárd-István; Hävecker, Michael; Girgsdies, Frank; Schuster, Manfred E.; Schlögl, Robert; Trunschke, Annette
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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