Chemische Verfahren

Der Bereich konzentriert sich auf die verfahrenstechnische Entwicklung chemischer Prozesse zur Herstellung von biobasierten Grund- und Feinchemikalien für eine Weiterverarbeitung in der chemischen, pharmazeutischen oder Lebensmittelindustrie.

Hierbei spielt neben neuen Verfahrenskonzepten auch die Optimierung der Rohstoff- und Energieeffizienz bestehender Prozesse eine wichtige Rolle.

Etablierte Verfahren können angepasst und unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten optimiert werden.

Dabei betrachten wir nicht nur biobasierte Rohstoffe oder die chemische Konversion von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid, sondern untersuchen auch Verfahren zur Herstellung petrochemischer Produkte.

Aktuelle Forschungsthemen

  • Funktionalisierung von Lignin zu aromatischen Molekül-Bausteinen (z. B. mittels basenkatalytischer Spaltung oder Oxidation)
  • Katalytische Hydrierung biogener Substrate
  • Kontinuierliche Oligomerisierungen von Olefinen
  • Verfahrenstechnische Entwicklung und Skalierung chemischer Prozesse zur Konversion von CO2 und H2 zu Grundchemikalien, Brenn- und Kraftstoffen

Leistungsangebot

Das Leistungsspektrum reicht von der Abbildung der Prozessparameter im Labormaßstab bis hin zur Skalierung in den Pilotmaßstab. Mit dem installierten Equipment können auch apparate- und verfahrenstechnisch anspruchsvolle Umsetzungen unter hohen Drücken (350 bar) und Temperaturen (bis 500 °C) realisiert werden. Zu nennen sind beispielsweise Gasphasenreaktionen mit Wasserstoff, Sauerstoff oder Ammoniak sowie Reaktionen in Gegenwart von brennbaren Substanzen, in stark alkalischem oder saurem Milieu oder in nah- und überkritischer wässriger Phase.

Mithilfe moderner Simulationstools (ASPEN) werden die entwickelten Verfahren, gemeinsam mit unseren Projektpartnern, hinsichtlich Energie- und Rohstoffeffizienz bewertet und dadurch die Weiterentwicklung unterstützt. Die Pilotierung der Prozesse erlaubt zudem, relevante Produktmengen herzustellen, etwa für eine Bemusterung oder die Validierung der Stoffströme für nachfolgende Prozessschritte.

Fraunhofer Hydrogen Lab Leuna

Im Projekt e-CO<sub>2</sub>Met wird das Zusammenspiel von drei innovativen Prozessen erprobt – der Nutzung von CO<sub>2</sub> aus der Raffinerie, der Nutzung von grünem Wasserstoff, der mittels Hochtemperatur-Elektrolyse hergestellt wird und der anschließenden Methanol-Synthese auf der Skalierungsplattform Hy2Chem.
© TotalEnergies

Mit dem Fraunhofer Hydrogen Lab am Chemiestandort Leuna werden innovative Technologien zur Erzeugung von »grünem« Wasserstoff und dessen Nutzung in nachhaltigen Syntheseprozessen (z. B. zur Konversion von Kohlenstoffdioxid in Plattformchemikalien und Brenn- und Kraftstoffen) mit einer exzellenten Infrastruktur an Gaspipelines und Gasspeichern verknüpft.

mehr Info

Stoffliche Nutzung von Lignin

© Sven Döring
Organosolv-Lignin nach Fällung und Filtration auf der Filterpresse.

Grundbausteine des Lignins bilden substituierte Phenole, vor allem Guaiacol, Syringol und p-Hydroxyphenol, deren Anteil je nach Holzart variiert. Wir untersuchen und skalieren verschiedene Verfahren zur Modifikation und Depolymerisation von Lignin, welche die Struktur und Funktionalität von Lignin erhalten oder steigern.

Lignin – Nachhaltige Quelle für neue Werkstoffe oder aromatische Chemikalien

So werden neue, bisher nicht zugängliche aromatische Strukturen mit neuen Funktionalitäten und damit einem neuen Leistungsspektrum identifiziert, die in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt werden können: von der Herstellung von Fasern und faserverstärkten Kunststoffen, über den Einsatz als Epoxid-/Phenolharze oder Holzschutzlasur bis zu Polyurethan-Hartschäumen.  

  • Lignine
    • Organosolv-Lignin
    • Lignoboost-Kraft-Lignin
    • Lignosulfonat
  • Oligomere aus der basenkatalytischen Depolymerisation von Lignin
    • Oligomere aus Lignoboost-Kraft-Lignin
    • Oligomere aus Lignosulfonat
    • Oligomere aus Organosolv-Lignin
  • Monomerhaltige Öle aus Lignin
  • Modifikation von Lignin und Lignin-Oligomeren
    • Acrylierung von Lignin zu reaktiven Ligninderivaten
    • Oxidative Depolymerisation zu carboxyreichen Oligomeren
    • Gewinnung von unpolaren Spaltprodukten

Bei der Spaltung von Lignin können wir die Molmasse sowie die Funktionalität der erhaltenen Oligomere und Ölfraktionen je nach Anwendungsanforderung einstellen. Unternehmen stellen wir je nach gewünschter Spezifikation Oligomere und Ölproben in Mustermengen zur Verfügung und unterstützen auch bei anwendungstechnischen Untersuchungen.

Referenzprojekte

Flexibilisierung der Chemieindustrie