Herstellung nachhaltiger Syntheseprodukte

Wir entwickeln, optimieren und bewerten chemische Verfahren zur Herstellung nachhaltiger Energieträger und Chemikalien auf der Basis von idealerweise grünem Wasserstoff und CO2/N2. Zu unseren Schwerpunkten zählen insbesondere Power-to-X (PtX)-Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, nachhaltigen Flugkraftstoffen sowie Methanol und dessen Derivaten Dimethylether (DME) und Oxymethylenether (OME). Wir untersuchen die neuen Anforderungen an chemische Prozesse, die sich aus der Transformation von fossilem zu nachhaltigem Feedstock ergeben, wie etwa die dynamische Betriebsweise auf Basis fluktuierender erneuerbarer Energieerzeugung.

Einerseits erforschen wir die katalytische Synthese im Rahmen von Katalysatorscreenings und kinetischen Untersuchungen. Andererseits untersuchen wir die Produktaufbereitung z. B. durch Destillation, Absorption oder Adsorption. Mittels Prozessintensivierung, wie z. B. die Kopplung von Reaktions- und Trennverfahren, entwickeln wir neue, kompakte und effiziente Herstellungsprozesse.

Experiment und Modellierung gehen bei uns Hand in Hand: Auf Basis unserer Anlagen vom Labor- bis zum Technikumsmaßstab erstellen wir validierte Simulationstools, die ein erfolgreiches Scale-up der Verfahren in den industriellen Produktionsmaßstab ermöglichen.

Unsere Leistungen umfassen:

 

 

Ihr Nutzen

 

  • Mit unserer langjährigen Erfahrung im Bereich Power-to-X bieten wir Ihnen zuverlässige und kompetente Unterstützung bei der Lösung Ihrer individuellen Fragestellungen.
  • Durch unsere maßgeschneiderten Teststände erhalten Sie schnelle und präzise Messergebnisse für Ihre Prozessentwicklung.
  • Unsere stationären und dynamischen Simulationen sind experimentell validiert und reduzieren Ihr Scale-up-Risiko.

Verfahrensentwicklung zur effizienten Produktion von Syntheseprodukten

Druckdestillationskolonne
© Fraunhofer ISE / Foto: Joscha Feuerstein
PN50 Druckdestillationskolonne mit einer Gesamthöhe von 7,5 Metern. Die Kolonne kann sowohl im Vakuum als auch bis zu 40 bar Überdruck betrieben werden.

Wir entwickeln effiziente chemische Verfahren zur industriellen Herstellung nachhaltiger Syntheseprodukte. Die Basis dafür bilden detaillierte und experimentell validierte Modelle zur Beschreibung der Reaktionskinetik und des thermodynamischen Verhaltens der Stoffgemische. Mit industrienahen Prozesssimulationstools wie Aspen Plus oder maßgeschneiderten, selbstentwickelten Simulationstools auf Basis von Matlab/Simulink optimieren wir die Verfahren und bestimmen technische und ökonomische KPIs. Darüber hinaus intensivieren wir Prozesse durch die Kopplung von Reaktion und Stofftrennung, um diese effizienter und ökonomischer zu gestalten.

Charakterisierung von Katalysatoren in Screenings und kinetischen Untersuchungen

© Fraunhofer ISE
Teststand für die reaktionskinetische Untersuchung von PtX-Synthesen

Wir charakterisieren homogene und heterogene Katalysatoren in unseren hochentwickelten Testständen. Dazu nutzen wir parallelisierte Hochdurchsatzreaktorsysteme, Festbettreaktoren, sowie Batch-Reaktoren. Modernste Messmethoden ermöglichen es uns, die in der Reaktion ablaufenden Prozesse bis ins Detail zu untersuchen. Mittels faseroptischer Temperaturmessung können wir das thermische Verhalten im Reaktor millimetergenau messen und verstehen. Gleichzeitig erlauben uns fortschrittliche Analytik-Methoden die lokale Produktanalyse entlang des Reaktors, auch in dynamischen Syntheseprozessen. Auf Basis dieser Daten führen wir detaillierte Katalysatorscreenings durch und erzeugen maßgeschneiderte Kinetikmodelle zur präzisen Beschreibung des Reaktionsverhaltens. Zudem analysieren wir mit modernsten Messmethoden wie NAP-XPS oder µXRF die Prozesse auf der Katalysatoroberfläche, um die Katalysatorstabilität zu bewerten und Deaktivierungsmechanismen zu verstehen.

Konstruktion, Automatisierung und Betrieb von Testständen für das Scale-up

© Fraunhofer ISE / Foto Joscha Feuerstein
Teststand zur Untersuchung des Methanolsynthesereaktors unter industriellen Bedingungen.

Wir planen, konstruieren, automatisieren und betreiben Teststände zur Untersuchung unserer Prozesse unter industriell relevanten Bedingungen. Basierend auf unserem tiefgreifenden Verständnis der Thermodynamik und Kinetik der Prozesse sind wir in der Lage, maßgeschneiderte Anlagendesigns CE-konform umzusetzen. Durch den Betrieb dieser Anlagen sammeln wir detaillierte Daten für ein erfolgreiches experimentell validiertes Scale-up.

Forschungsprojekte zum Thema Herstellung nachhaltiger Syntheseprodukte

 

Power-to-MEDME

Praxisbegleitende Forschung für eine großskalige Produktion von grünen Wasserstoffträgern in Chile

 

SAFari

Pilotanlage für nachhaltige Flugkraftstoffe auf Basis von Methanol

 

PICASO

Neuartiger Power-to-Ammonia-Prozess für die nachhaltige Ammoniaksynthese

 

Carbon2Chem® Phase 2

Dynamische Methanolsynthese aus Hüttengasen

 

NAMOSYN

Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema

FuE-Infrastruktur

Labor für nachhaltige Syntheseprodukte

Geschäftsfeldthema

Nachhaltige Syntheseprodukte

Geschäftsfeld

Wasserstofftechnologien