Nachhaltige Produktionskonzepte

Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Förderkennzeichen: 32590
Laufzeit: 01.10.2015 - 30.09.2018

Zusammen mit unserem Projektpartner AURO Pflanzenchemie AG wird ein neues nachhaltiges Herstellverfahren für hoch feststoffhaltige Wandfarbe erforscht. Hierzu soll das heute absatzweise betriebene Verfahren umgestellt werden, um den Herstellprozess energie- und ressourceneffizienter, ergonomischer und noch qualitätsgesicherter zu gestalten. Es sind Parameter zu identifizieren und zu quantifizieren, anhand derer eine qualitätssichernde kontinuierliche Betriebsweise ermöglicht wird. Im Anschluss daran soll anhand von vergleichenden Prozessökobilanzen die Vorteilhaftigkeit des neuen gegenüber dem heute ausgeübten Konzept aufgezeigt und quantifiziert werden. Zur Erreichung dieser Ziele sind experimentelle und theoretische Arbeiten erforderlich. Diese werden in Arbeitspaketen, die von der Analyse des derzeitigen Prozesses über eine Pilotanlage bis zum ökologischen, ökonomischen und sozialen Vergleich der Verfahren reichen, bearbeitet. Der im Falle eines erfolgreichen Projektverlaufs erbrachte Nachweis einer technischen Machbarkeit der kontinuierlichen Herstellung hoch feststoffhaltiger Wandfarben durch kontinuierliche Fertigung legt schließlich den Grundstein für die unternehmerische Entscheidung zur Verfahrensumstellung und der damit erzielbaren Umweltentlastung seitens der Firma AURO Pflanzenchemie AG.

Ansprechpartner: Natalie Schwerdtfeger

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektträger: Jülich
Förderkennzeichen: 033RC1013A
Laufzeit: 01.01.2011 – 30.09.2014

Ziel des Verbundforschungsprojektes „Innovative Apparate- und Anlagenkonzepte zur Steigerung der Effizienz von Produktionsprozessen - InnovA²“ ist die Erschließung bisher nicht genutzter Potentiale zur Steigerung der prozessintegrierten Energieeffizienz (PIE) durch Nutzung innovativer Apparate- und Anlagenkonzepte zur Wärmeübertragung. Hierfür werden neuartige Apparate untersucht, welche bei besonders kleinen Temperaturdifferenzen Wärme sicher übertragen oder die eine gleichzeitige Wärmeintegration zwischen mehreren Strömen ermöglichen. Neben Versuchen im Labormaßstab sind auch Versuche im Technikumsmaßstab oder als Nebenstromanlagen bei verschiedenen Industriepartnern geplant. Außerdem sollen für den Anwender Berechnungsvorschriften erstellt werden, die eine orientierende Auslegung der Apparate erlauben. Desweiteren erfolgt auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse eine ökonomische und eine ökologische Betrachtung dieser Apparate. Durch diese Maßnahmen soll die Akzeptanz der neuen Apparatekonzepte bei Anlagenbetreibern gesteigert und durch deren Einsatz neue Energieeffizienzpotenziele von Produktionsprozessen erschlossen werden. An dem Projekt nehmen fünf Universitäten und zwölf Industriepartner teil.

Teilprojekt A2 „Thermoblechapparate als Naturumlaufverdampfer“
Es soll der technische und wirtschaftlich sinnvolle Einsatzbereich von Naturumlaufverdampfern in Thermoblechweise identifiziert und Dimensionierungsgrundlagen zur Beschreibung der Wärmeübertragung und des Betriebsverhaltens erstellt werden.

Teilprojekt C4 „Ökobilanzielle Bewertung von Maßnahmen zur prozessintegrierten Energieeffizienz“
Ziel des Teilprojektes ist die Weiterentwicklung von Ansätzen zur ökologischen Bewertung von Produktionsprozessen speziell im Hinblick auf die Abschätzung von Energieeinspar- und Energieeffizienzpotentialen. Als Basis dienen zwei typische Prozesse mit unterschiedlichen Anforderungen und Bearbeitungssituationen. Dabei handelt es sich zum einen um eine chemische Großproduktion in einer Monoprodukt-Anlage und zum anderen um einen Prozess in einer Mehrprodukt-Batchanlage, welche typische ist für Produktionen im Bereich der Spezialchemie, sowie der Wirkstoffproduktion in der pharmazeutischen Industrie.

Ziel des Verbundforschungsprojektes „Innovative Apparate- und Anlagenkonzepte zur Steigerung der Effizienz von Produktionsprozessen - InnovA²“ ist die Erschließung bisher nicht genutzter Potentiale zur Steigerung der prozessintegrierten Energieeffizienz (PIE) durch Nutzung innovativer Apparate- und Anlagenkonzepte zur Wärmeübertragung. Hierfür werden neuartige Apparate untersucht, welche bei besonders kleinen Temperaturdifferenzen Wärme sicher übertragen oder die eine gleichzeitige Wärmeintegration zwischen mehreren Strömen ermöglichen. Neben Versuchen im Labormaßstab sind auch Versuche im Technikumsmaßstab oder als Nebenstromanlagen bei verschiedenen Industriepartnern geplant. Außerdem sollen für den Anwender Berechnungsvorschriften erstellt werden, die eine orientierende Auslegung der Apparate erlauben. Desweiteren erfolgt auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse eine ökonomische und eine ökologische Betrachtung dieser Apparate. Durch diese Maßnahmen soll die Akzeptanz der neuen Apparatekonzepte bei Anlagenbetreibern gesteigert und durch deren Einsatz neue Energieeffizienzpotenziele von Produktionsprozessen erschlossen werden. An dem Projekt nehmen fünf Universitäten und zwölf Industriepartner teil.

Es gilt die Ansätze genügend zu standardisieren, um eine Bearbeiterunabhängigkeit sowie relativ schnelle Einarbeitung zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen die Bearbeitungsschritte, Eingaben und Ergebnisse in einer einheitlichen Form dokumentierbar sein.

Ansprechpartner: Mandy Wesche, Robert Goedecke

Homepage: www.innovA2.de

Förderung: 7. EU- Rahmenprojekt für Forschung und technologische Entwicklung
Projektträger: Europäische Kommission
Förderkennzeichen: 287514
Laufzeit: 01.01.2012 – 31.12.2014

Ziel des EU-Projekts „Sustainable Cleaning and Disinfection in Fresh-Cut Food Industries“ (SusClean) ist die Entwicklung und Implementierung von umweltfreundlichen Methoden zur Apparatereinigung und Produktdekontamination. Fokussiert wird hierbei auf die Verringerung des Wasser- und Chlorverbrauches bei der Herstellung von frisch geschnittenem Obst und Gemüse. Momentan werden beispielsweise zur Produktion von einem Kilogramm Salat 20 bis 25 L Wasser verbraucht. Zusätzlich wird in vielen EU-Ländern Chlor dem Waschwasser zur Reinigung zugesetzt. Aufgrund der Kanzerogenität von Chlor durch die Ausbildung von Trihalogenmethan stellt dies eine Gefährdung für den Endverbraucher und die Umwelt dar. Im Laufe des Projektes werden physikalische, chemische und biologische Reinigungsmethoden untersucht und nach ihrer Effektivität, der Lebensmittelsicherheit, der Qualität und der Nachhaltigkeit des Verfahrens bewertet. Als Produkte werden Blatt- und Pflücksalat sowohl theoretisch als auch praktisch betrachtet. Die Verarbeitung von Cantaloupe-Melonen soll vor allem theoretisch untersucht werden. SUSCLEAN hat sich in diesem Rahmen das Ziel gesetzt, zur Entwicklung und Umsetzung einer neuen Generation von umweltfreundlichen Dekontaminations-technologien für Nahrungsmittelprodukte und Sanitationstechniken/-strategien in den Verarbeitungsanlagen entlang der Produktionskette beizutragen. Durch die Integration von Bewertungsmethoden zur Abschätzung potentieller Umweltauswirkungen der neuentwickelten Technologien in den Entscheidungsprozess zur Auswahl erfolgversprechender Prozessalternativen sollen die ökologisch sinnvollsten Techniken identifiziert werden An dem Projekt nehmen 21 Partner aus acht EU-Ländern teil (Belgien, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Niederlande, Portugal, Spanien und Ungarn).

Arbeitspaket (WP) 3 „Alternative equipment sanitising and MPV* decontamination strategies“
In Arbeitspaket 3 werden die neuartigen Reinigungsverfahren und –strategien untersucht. Die Forschung beinhaltet dabei sowohl chemische (z.B. Ozon, Wasserstoffperoxid), biochemische (z.B. Enzyme, Phytochemikalien) als auch physikalische (z.B. Ultraschall, Pulsiertes UV-Licht) Reinigungsverfahren von Lebensmittel und Produktionsanlage sowie zur Beseitung bzw. Kontrolle von Biofilmen in den Produktionsstätten.

Arbeitspaket (WP) 5 „Environmental assessment and best practices integration“
Ziel des Arbeitspakets 5 ist die Erfassung und Evaluierung der potentiellen Umweltauswirkungen der in den anderen Arbeitspaketen untersuchten alternativen Reinigungsverfahren und -strategien. Als Vergleichsbasis wird in erster Instanz der Benchmark-Prozess der Dekontamination und Sanitation mit chlorhaltigen Reinigungsmitteln einer MPV-Produktionsanlage in Portugal aufgenommen. Die aus der ökologischen Betrachtung gewonnen Erkenntnisse sollen die anderen Arbeitspakete in der Auswahl der „nachhaltigsten“ Verfahrensalternative sowie der Identifizierung und Erschließung von Verbesserungspotentialen unterstützen. Auf Basis dieser Untersuchungen werden dem Institute of Prospective Studies (IPTS) die neuen besten verfügbaren Techniken (BVT, engl. BAT – best available techniques) zur Aktualisierung des BAT European reference document (BREF) vorgelegt.

Ansprechpartner: Stephan Scholl, Wolfgang Augustin, Janina Grimm, André Paschetag

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Projektträger: Jülich
Förderkennzeichen: 03 ET1093A
Laufzeit: 01.06.2012 - 31.05.2015

Bestehende Darstellungs- und Aufreinigungsprozesse finden derzeit in der Regel diskontinuierlich statt. Dies führt zu einem großen Reinigungs- und Energieaufwand. Im µKontE-Projekt sollen in Zusammenarbeit mit den Firmen Amino und Auro Beispielprozesse in kontinuierliche bzw. semikontinuierliche Herstellverfahren überführt werden. Hierbei kommen mini- und mikroverfahrenstechnische Komponenten wie Wärmeübertrager und Mischer zum Einsatz. Ziel ist es, Energie und Ressourcen, beispielsweise durch Nutzung von Energiesparpotentialen mittels Wärmeintegration und Verringerung des Anlagenvolumens, einzusparen. Durch Abbildung beider Prozesse in der Software Umberto® können die Umweltauswirkungen verglichen und Abschätzungen zu Investitions- und Betriebskosten getroffen werden.

Teilprojekt I „Kontinuierliche Herstellung einer Bindemittelemulsion“
Als einer der Projektpartner stellt die Firma AURO Pflanzenchemie AG einen der Beispielprozesse bereit: Aus mehreren Edukten wird batchweise eine Bindemittelemulsion auf pflanzlicher Basis als Grundstoff für Farben, Lacke und Reinigungsmittel gemischt. Eine besondere Herausforderung ist hierbei das Emulgieren und Handling eines hochviskosen, organischen Stoffes. Im Zuge der Prozessumstellung von absatzweiser auf kontinuierliche Produktion sollen mikroverfahrenstechnische Komponenten eingesetzt werden. Diese ermöglichen eine deutliche Reduktion der benötigten Reinigungsmittelmenge zur Anlagenspülung sowie eine Wärmeintegration, beispielsweise bei der Erwärmung der Edukte, und erschließen damit voraussichtlich das größte Einsparungspotential.

Teilprojekt -II „Kontinuierliche chromatographische Aufreinigung von Aminosäuren“
Die Firma Amino GmbH beschäftigt sich mit der Produktion und Aufreinigung von Aminosäuren. Den Hauptabsatzmarkt stellt die pharmazeutische Industrie dar. Aminosäuren werden sowohl als Wirkstoff/Nahrungsergänzungsmittel als auch als Grundstoff für den Aufbau von pharmazeutisch aktiven Substanzen genutzt werden. Für diese Anwendung ist es notwendig, dass das Produkt eine besonders hohe Reinheit aufweist und den hohen Qualitätsstandards der pharmazeutischen Industrie genügt. Bisher erfolgt die Aufreinigung der Aminosäuren im Batch-Verfahren auf einer sieben Meter hohen Chromatographiesäule. Im Rahmen des Projekts soll der Prozess auf eine kontinuierliche Betriebsweise umgestellt werden. Dafür soll eine für die gegebenen Trennprobleme nutzbare kontinuierliche Prozessführung entwickelt werden und in einer Versuchsanlage umgesetzt werden. Neben den Vorteilen der kontinuierlichen Produktion sind durch die Umstellung auch starke Energie- und Prozessmitteleinsparpotenziale gegeben. Daneben wird sich der Platzbedarf deutlich verringern. Aufbauend auf den gewonnen Daten kann die kontinuierliche Chromatographie simuliert und ein ScaleUp auf den Industriemaßstab durchgeführt werden.

Teilprojekt III „Ökonomische und ökologische Prozessbewertung“
Neben der technischen Machbarkeit sind die ökonomischen und ökologischen Potentiale eines kontinuierlichen Neuverfahrens im Vergleich zum Batchbetrieb zu bewerten. Auf Basis von konsis-tenten Stoff- und Energiebilanzen werden Materialflussanalysen durchgeführt und mit Hilfe der Software Umberto® der ifu Hamburg GmbH die potentiellen Umweltwirkungen bestimmt. Gleich-zeitig werden orientierende Kostenschätzungen für Investitionen und Betriebskosten beider Ver-fahren erstellt. Szenarienbetrachtungen unterstützen die Identifikation besonders potentialreicher Verfahrensstellen sowie die Entwicklung technischer Rückfallpositionen für risikoreiche Übertra-gungsschritte. Dabei sollen insbesondere Methoden und Vorgehensweisen entwickelt und ange-wendet werden, mit denen in einem frühen Stadium der Prozessgestaltung aussichtsreiche Ver-besserungsmaßnahmen im Hinblick auf eine Steigerung der Energieeffizienz identifiziert, das mit ihnen verbundene Potential zur Effizienzsteigerung quantifiziert und während der Entwicklung weiterverfolgt werden können.

Ansprechpartner: Matthias Wengerter, Nils Warmeling, Mandy Wesche

Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)
Projektträger:
Förderkennzeichen: 16EM1024
Laufzeit: 01.07.2012 – 31.12.2015

Neue alternative Antriebsmöglichkeiten für Fahrzeuge, wie E- bzw. Hybridmotoren, werden in Zukunft immer mehr Bedeutung erlangen. Mit dieser Entwicklung gehen neben neuen Produktionstechnologien auch neue Recyclingverfahren einher. Das Leuchtturmprojekt "LithoRec II" zielt dabei auf die Entwicklung und Pilotierung der gesamten Recyclingkette von Li-Ionen-Batterien. Dies schließt die Entladung und Demontage der Batteriesysteme, die Zerkleinerung der Zellen sowie die Trocknung und Aufreinigung der Zellfragmente in die Wertkomponenten mit ein. Am ICTV werden dabei die Extraktion der Wertkomponenten aus den Zellfragmenten, die rektifikative Auftrennung des flüssigen Elektrolytgemisches, sowie die adsorptive Abgasreinigung des Inertisierungs- und Trocknungsgases untersucht.

Arbeitspakete:

• Abscheidung und Rückgewinnung der im Recyclingprozess freiwerdenden Elektrolytlösungsmittel /Abgasreinigung (Friederike Stehmann)
• Rückgewinnung der Elektrolytlösungsmittel und des Leitsalzes aus Schredder-Output mit flüssigen Lösungsmitteln (Paul Haas)
• Anlagenkonzept zur Reindarstellung und Auftrennung der Elektrolytlösungsmittel (Christian Bradtmöller)

Ansprechpartner: Friederike Stehmann, Paul Haas, Christian Bradtmöller

Homepage: http://www.lithorec2.de/

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektträger: Jülich
Förderkennzeichen: 33 RC 111 C
Laufzeit: 01.04.2012 – 30.09.2015

Für die Verminderung produktionsbedingter Treibhausgasemissionen genügt es in der Regel nicht, ausschließlich die direkten Emissionen und den unmittelbaren Energieverbrauch eines Produktionssystems oder Verfahrens zu betrachten. Vor allem in der materialintensiven chemischen Industrie muss die Klimawirksamkeit der eingesetzter Rohstoffe sowie die Komplexität der stellenweise stark vernetzten Produktionsanlagen bei der Systemoptimierung berücksichtigt werden. Hierbei berühren sich verfahrenstechnische, ökobilanzielle, ökonomische und optimierungsorientierte Ansätze. Für den Anwender, insbesondere in kleinen und mittleren Unternehmen, ist die Berücksichtigung dieser Zusammenhänge sowie die Bewertung und Auswahl geeigneter Analyse- und Planungstechniken nicht trivial, zumal geeignete Schnittstellen zwischen den jeweiligen Methoden und Software-Tools oftmals fehlen. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass eine Verknüpfung der verschiedenen Methoden wesentlich zur Steigerung der Ressourceneffizienz und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen kann.

In Zusammenarbeit mit der ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH, dem Institut für Industrial Ecology (Hochschule Pforzheim) und den Industriepartnern H.C. Starck GmbH und Sachtleben Chemie GmbH wird im Forschungsprojekt InReff das Ziel verfolgt, in der chemischen Industrie etablierte Methoden der Verfahrensentwicklung und -planung, wie z. B. Fließbildsimulation (FBS), Wärmeintegrationsanalyse, Stoffstromanalyse, Material Flow Cost Accounting (MFCA) und Life Cycle Assessment (LCA), im Sinne einer kohärenten Vorgehensweise zu kombinieren und durch eine IT-basierte Werkzeugumgebung für integrierte Ressourceneffizienzanalysen zu unterstützen. Involviert sind außerdem als assoziierten Partner die Wacker Chemie AG und die BASF SE.

Arbeitspaket A3 „Integration der Fließbildsimulation“ und Arbeitspaket A4 „Einbindung von Methoden der Wärmeintegration“
Methodenentwicklung zur Integration von Ergebnissen aus der Fließbildsimulation und von Strategien zur Wärmeintegration

Arbeitspaket B3 „Maßnahmenidentifikation“
Abbildung von Fallbeispielen als Basis für die Identifikationen von Maßnahmen im Rahmen der integrierten Ressourceneffizienzanalyse

Ansprechpartner: Mandy Wesche

Förderung: Bundesminister für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektträger:
Förderkennzeichen: KF2614403 NT2
Laufzeit: 01.12.2012 – 31.05.2015

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Reinigungstechnologie für ionische Flüssigkeiten (engl. Ionic Liquid, IL) unter Nutzung adsorptiver Verfahren. Dabei ist die Abtrennung von leicht- und mittelsiedenden Verunreinigungen bisher über Destillationsprozesse möglich. Insbesondere hochsiedende Verunreinigungen stellen jedoch ein erhebliches Problem dar und sollen näher betrachtet werden. Es wird angestrebt, eine definierte Reinheit von IL‘s nach ihrer Nutzung für bestimmte Anwendungen zu gewährleisten. Für den Beispielfall „Herstellung von Celluloseformkörpern aus in IL gelöster Cellulose“ sollen innovative Recyclingstrategien erforscht und für den technischen Einsatz erprobt werden. Die bekannte Technologie des Lösens von Cellulose in IL und der anschließenden Direktverformung zu Cellulosefasern soll damit erweitert und die Voraussetzungen für einen wirtschaftlich attraktiven, kontinuierlich betriebenen Prozess entwickelt werden.

Ansprechpartner: Marcus Möbius

Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Förderkennzeichen: 32590
Laufzeit: 01.10.2015 - 30.09.2018

Zusammen mit unserem Projektpartner AURO Pflanzenchemie AG wird ein neues nachhaltiges Herstellverfahren für hoch feststoffhaltige Wandfarbe erforscht. Hierzu soll das heute absatzweise betriebene Verfahren umgestellt werden, um den Herstellprozess energie- und ressourceneffizienter, ergonomischer und noch qualitätsgesicherter zu gestalten. Es sind Parameter zu identifizieren und zu quantifizieren, anhand derer eine qualitätssichernde kontinuierliche Betriebsweise ermöglicht wird. Im Anschluss daran soll anhand von vergleichenden Prozessökobilanzen die Vorteilhaftigkeit des neuen gegenüber dem heute ausgeübten Konzept aufgezeigt und quantifiziert werden. Zur Erreichung dieser Ziele sind experimentelle und theoretische Arbeiten erforderlich. Diese werden in Arbeitspaketen, die von der Analyse des derzeitigen Prozesses über eine Pilotanlage bis zum ökologischen, ökonomischen und sozialen Vergleich der Verfahren reichen, bearbeitet. Der im Falle eines erfolgreichen Projektverlaufs erbrachte Nachweis einer technischen Machbarkeit der kontinuierlichen Herstellung hoch feststoffhaltiger Wandfarben durch kontinuierliche Fertigung legt schließlich den Grundstein für die unternehmerische Entscheidung zur Verfahrensumstellung und der damit erzielbaren Umweltentlastung seitens der Firma AURO Pflanzenchemie AG.

Ansprechpartner: Matthias Wengerter

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH
Förderkennzeichen: 03ET1471A
Laufzeit: 01.01.2017 - 31.12.2019

Ein Großteil der Produktionsprozesse in der Prozessindustrie wird absatzweise betrieben. Dies erlaubt zwar eine hohe Flexibilität in der Produktion, besitzt aber auch wesentliche Nachteile wie z. B. schwankende Produktqualitäten, einen hohen Reinigungsaufwand, schlechte Automatisierbarkeit, kaum Option zur Wärmeintegration und damit vielfach einen energetisch ineffizienten Betrieb. Das Verbundprojekt „Skalierbare Milli- und Mikroproduktionstechnik zur energieeffizienten, kontinuierlichen Fertigung in der Prozessindustrie - Mi²Pro“ zielt daher auf die Umstellung von absatzweisen Produktionsverfahren der Prozessindustrie auf einen kontinuierlichen Betrieb unter Verwendung von milli- und mikroverfahrenstechnischen Komponenten und prozessintegrierten Messverfahren.

Angestrebt wird die Überführung von Batchprozessen in eine energie- und ressourceneffizientere kontinuierliche Prozessführung mit deutlich reduzierten Anlagenvolumina. Durch eine Modularisierung der Produktionsanlagen bzw. einzelner Produktionsabschnitte in Verbindung mit fortgeschrittenen Methoden der Prozesssimulation, -analytik und -führung, sowie derzeit in Entwicklung befindlicher prozessspektroskopischer Echtzeitanalytik mit sofortiger Ergebnisdarstellung können Produktionsprozesse inkl. ihrer Prozessführungskonzepte skalierbar im Labormaßstab ausgearbeitet werden.

Im Rahmen des vorangegangenen Verbundprojekts µKontE konnte bereits die Umsetzbarkeit eines kontinuierlichen Betriebs für Prozesse der Spezialchemie und Biotechnologie im Labormaßstab gezeigt werden. Diese Untersuchungen dienen nun als Basis für eine Übertragung auf weitere Anwendungsfelder und Produkte, die Überführung der Ergebnisse in den industriellen Maßstab und ihre Integration in die Produktion. Im Rahmen des Projekts Mi2Pro werden in Zusammenarbeit mit den Firmen AURO Pflanzenchemie AG, Amino GmbH, Merck KGaA und Cargill Deutschland GmbH sowie der Hochschule Mannheim und dem KIT verschiedene Prozesse betrachtet.

Arbeitspaket 7.1: Rückführungen in der Aminosäureproduktion
In Zusammenarbeit mit der Amino GmbH wird die kontinuierliche Aufarbeitung von Rückstandsströmen, die innerhalb bestehender Prozesse anfallen, untersucht. Aufgrund des sehr korrosiven Charakters der prozessierten Medien erfordert die bisherige absatzweise Aufarbeitung erhebliche Instandhaltungsaufwendungen. Betrachtet wird ein Prozess zur Herstellung von Aminosäuren mit Reinheitsgraden, die eine pharmazeutische Verarbeitung erlauben. Somit ist die Gestaltung der entwickelten Prozesse zusätzlich den gesetzlichen und GMP Richtlinien unterworfen.

Die in diesem Projekt fokussierten modular aufgebauten kontinuierlichen Prozesse bieten für die vorliegende Verfahrensaufgabe sowohl eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch energetische Einsparungen, ein ressourcenschonendes Vorgehen wie auch eine Verbesserung der Umweltverträglichkeit. Um eine schnelle und zielgerichtete Verfahrensentwicklung zu gewährleisten werden die Arbeiten durch den Einsatz ingenieurtechnischer Methoden, z. B. Fließbildsimulationen, unterstützt.

Arbeitspaket 7.2: Kontinuierliche Kampagnenfertigung von Lacken und Lasuren
Dieses Teilprojekt zielt auf die Umstellung der batchweisen auf eine kontinuierliche Produktion speziell am Beispiel von Farben und Lasuren in enger Zusammenarbeit mit der AURO Pflanzenchemie AG. Erreicht wird dies durch das Prinzip einer modularen Lackfabrik, um die Produktion flexibel „Just in Time“ auf Kundenwünsche anzupassen. Dazu wird eine Laboranlage als Mehrproduktanlage konzipiert und errichtet. Die Anlage ermöglicht eine flexible Mehrproduktfertigung im kontinuierlichen Kampagnenbetrieb. Auf Basis der erfassten Prozessdaten erfolgt eine Bilanzierung der Stoff- und Energieströme, um produktabhängige Kennzahlen zu ermitteln und anschließend das neuentwickelte Verfahren multikriteriell zu bewerten. Im Verbundvorhaben werden die abgeleiteten Erkenntnisse in allgemeingültige Ingenieurwerkzeuge zur Prozessumstellung für weitere Produktionsverfahren übertragen.

Arbeitspaket 7.3: Konzeptentwicklung zur Integration der Mehrprozessanlage in die bestehende Produktion
Dieses Teilprojekt beschäftigt sich mit der Einbindung von kontinuierlichen Produktionsprozessen im Mikromaßstab in ein bestehendes Batchbetriebsumfeld. Die durch eine kontinuierliche Fertigungstechnologie eröffneten Möglichkeiten kleinerer Mindestproduktionsgrößen, reduzierter Lagerbestände und minimierter Reinigungsaufwände bedürfen einer entsprechenden Produktionsplanung, die auch die vorgelagerte Bereitstellung der Einsatzstoffe berücksichtigt. In diesem Zusammenhang soll in Kooperation mit der AURO Pflanzenchemie AG anhand der entworfenen Mehrprozessanlage untersucht werden, welche Randbedingungen bzgl. der Produktionsplanung bei der Integration von mikrokontinuierlichen Produktionsprozessen in ein Batchbetriebsumfeld zu berücksichtigen sind und welchen Einfluss kundeseitige Anforderungen auf die Produktionsplanung ausüben.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing Nils Warmeling; Mandy Paschetag, M. Sc. Natalie Schwerdtfeger, M. Sc.; Prof. Dr.-Ing. Stephan Scholl