Neue Techniken zur Versorgung der EU-Chemieindustrie mit Energie
Im EU-geförderten Projekt MAPSYN wurden erfolgreich Mikroreaktoren und Durchflussreaktoren, die auf industrieller Ebene angewendet werden können und eine effiziente unterstützte Chemikaliensynthese mit unkonventionellen Energiequellen ermöglichen. Zu den nutzbaren Ergebnissen zählen vermarktbare Durchflussmodule, patentierte Katalysatoren und neue Techniken für die Chemikalienproduktion. Diese Innovationen könnten die Produktionskosten der europäischen Chemieindustrie senken und die Erträge steigern, indem die Verarbeitung kontinuierlich anstatt in Chargen ablaufen kann. „In diesem Bereich wurde bereits intensiv geforscht, da nützliche Chemikalien in Zukunft energieeffizienter, schneller und ertragreicher hergestellt werden müssen“, sagt Projektleiterin Dr. Rachel James vom britischen Unternehmen C-Tech Innovation. „Im MAPSYN-Projekt wurden neue, innovative, energieeffiziente chemische Reaktionsverfahren und Katalysatoren zusammengebracht, um diese maßstäblich auf ein industrielles Niveau anzuheben und dabei Kosten und Energiebedarf so niedrig wie möglich zu halten.“ Die europäische Chemieindustrie produziert 16,7 % aller Chemikalien, umfasst 1,2 Millionen Arbeitsplätze und trägt mit 527 Milliarden Euro zur EU-Wirtschaft bei. Weltweit ist die Union sowohl größter Exporteur als auch größter Importeur von Chemikalien, beliefert beinahe alle Sektoren und versorgt Industrien von der Pharma- und Kosmetikbranche, das Gesundheitswesen bis hin zum Bauwesen und der Landwirtschaft mit entscheidenden Produkten und Dienstleistungen. Der globale Wettbewerb ist stärker denn je, insbesondere aus Erdteilen, die sich durch besseren Zugang zu entsprechenden Rohstoffen, tiefere Energiekosten und ein niedrigeres Lohnniveau auszeichnen. Daher ist es für Europa von zentraler Bedeutung, die Produktion effizienter zu gestalten und nachhaltige Lösungen zu entwickeln, um seine globale Führungsposition zu verteidigen und die Umweltschutzziele der EU zu erreichen. Ein zentrales Element von MAPSYN war die Herstellung zweier Demonstrationssysteme, die dem Forschungsteam ermöglichten, Daten zu Energieeffizienz und Ertrag zu sammeln. Mit dem ersten Demonstrationssystem wurde ein plasmagestütztes Stickstofffixierungsverfahren getestet, das hinsichtlich Ertrag und Energiebedarf vielversprechende Ergebnisse lieferte. Mit dem zweiten System wurden Mikroreaktoren entwickelt, die durchlässig für Mikrowellenstrahlung sind, und mit neuartigen Katalysatoren und einem innovativen Mikrowellen-Durchflusssystem kombiniert. „Wir werden in Kürze mit der letzten Testrunde beginnen und sind zuversichtlich, dass wir die großen Vorteile der Technologie belegen können“, sagt James. Es wurde nachgewiesen, dass mit den Demonstrationssystemen Plasma bzw. Mikrowellen als innovative Energiequelle genutzt werden können, um die gewünschten chemischen Reaktionen zu erreichen. Die von den Projektpartnern entwickelten Durchflussmodule werden bereits vermarktet. Darüber hinaus synthetisierten und charakterisierten die Partner neue Katalysatoren zur Stickstofffixierung und Hydrierung, die, so erhoffen sie sich, einen höheren Ertrag ermöglichen werden. Einige der Hydrierungskatalysatoren wurden inzwischen patentiert. „Wenn beide Demonstrationssysteme gute Endergebnisse erzielen, werden unsere Industriepartner wahrscheinlich auch nach Abschluss des Projekts weitere Tests durchführen, um so viele Daten wie möglich zu erhalten“, sagt James. „Die wichtigsten Fragen sind, ob die neuen Systeme für die Endnutzer kosteneffizient sind, ob die neu entwickelten Katalysatoren auch eigenständig verwendet werden können und ob sich für die neuen Mikrowellensysteme noch andere Anwendungen anbieten.“ Die Technologien könnten neue Geschäftsmodelle und auch ganz neue Produkte ermöglichen. Hinsichtlich der Nutzbarkeit der Ergebnisse war das Projekt somit ein Erfolg. „Einige Katalysatoren wurden patentiert, während wir durch die Analyse der übrigen mehr über ihre Eigenschaften erfahren konnten“, erklärt James. „Außerdem haben wir das Plasmaverfahren vom kleinen Labormaßstab auf das Niveau der industriellen Herstellung angehoben. Es wurde also viel frühe Forschungsarbeit geleistet, und für die Industrie wurden potentielle neue Anwendungen entwickelt.“ Das Projekt MAPSYN soll Ende Mai 2016 abgeschlossen werden.
Schlüsselbegriffe
MAPSYN, neue Energiequellen, Katalysatoren, Mikroreaktoren, Energieeffizienz, Demonstrationssysteme, Plasmaverfahren
