Innovative Katalytische Membran-Reaktoren für die nachhaltige, effiziente Produktion von Plattformchemikalien – Materialinnovationen von Katalysator und Membran
Um den Bedarf von Industrie und Konsumenten an bereits etablierten Produkten nachhaltig zu decken, ist eine Weiterentwicklung der konventionellen Herstellungsverfahren notwendig. Eine Möglichkeit sind Produkte, die aus nachwachsenden Rohstoffen und mit Hilfe von erneuerbaren Energien hergestellt werden. Dafür ist die Entwicklung neuer Materialien in Form hocheffizienter katalytischer und membranbasierter Technologien unerlässlich. Beide Technologien finden gekoppelt in sog. „katalytischen Membranreaktoren“ Anwendung.
Ziel des Projekts ist es, ein optimal abgestimmtes System aus Katalysator- und Membranmaterial zu entwickeln, welches in einem Membranreaktor für die selektive Oxidation von grünem Methanol zu grünen Plattformchemikalien erfolgreich angewendet werden kann. Die selektive Oxidation ist eine der wichtigsten Reaktion zur Umwandlung von nachwachsenden Rohstoffen in Wertstoffe, bspw. in Plattformchemikalien. Diese dienen als Ausgangstoff für die Herstellung von unterschiedlichen Produkten mit höherer Wertschöpfung. Für die Entwicklung von Membranreaktoren ist insbesondere die Kopplung zwischen Stofftransport durch die Membran und der Reaktionsgeschwindigkeit wesentlich. Daher sollen alle drei Teilaspekte, Katalysatorentwicklung, Membranentwicklung und deren Kopplung in Membranreaktoren, sowohl separat als auch in Kombination untersucht und erforscht werden.
In den einzelnen Entwicklungsstufen kommen sowohl experimentelle als auch simulationsbasierte Forschungsansätze zum Tragen, um die im Labormaßstab erzielten Ergebnisse in den Demonstratormaßstab zu übertragen und zu testen. Die entwickelten Materialien in Form ressourcenschonender, hochselektiver Katalysatoren und temperaturstabilen, katalytisch aktiven Membranen mit optimierter skalierter Membran- und Trägerstruktur werden zukünftig zur Verbesserung von Prozessen im Sinne der Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit beitragen.
