µRT.Lab - Mikroreaktionstechnik für die chemische Industrie - Dresden

Das ForMaT-Vorhaben

Die Mikroreaktionstechnik (µRT), als vergleichsweise neues Arbeitsgebiet der chemischen Verfahrenstechnik, ist eine Schlüsseltechnologie und ein Innovationsmotor für eine schnelle, flexible und nachhaltige chemische Produktion des 21. Jahrhundert. Vorteile einer chemischen Produktion mit Mikrostrukturapparaten sind eine hohe Produktqualität, eine kürzere Zeit zum Markt mit neuen Produkten, die Erhöhung der Energieeffizienz sowie die Einsparung von Hilfsstoffen und Syntheseschritten. Im Gegensatz zu ihren konventionellen Reaktionsapparaten (Rühr- und Säulenreaktoren) bestehen Mikrostrukturapparate aus hauchdünnen Strömungskanälen, die eine besonders große volumenspezifische Oberfläche generieren. Dadurch werden die Effizienz von Mischprozessen, die Stoff- und Wärmeübertragung sowie die chemische Reaktionsgeschwindigkeit deutlich gesteigert.


Als besonders vielversprechend ist die Anwendung von Mikroreaktoren bei der Produktion von komplexen, hochpreisigen Fein- und Spezialchemikalien sowie Pharmazeutika. Durch die Kontrolle der Fluidströme und Kanaleigenschaften können chemische Erzeugnisse maßgeschneidert und die Bildung umweltproblematischer Nebenprodukte unterdrückt werden. Die Technologie soll im Speziellen Fortschritt hinsichtlich nachfolgend kurz genannter Marktanforderungen bringen: geringe Herstellungs- und Betriebskosten, einfache Skalierbarkeit der Produktmenge bei gleichbleibender Produktqualität, Prozessüberwachung in Echtzeit, geringes Volumen zur Absenkung des Gefährdungspotenzials und weitgehende Unterdrückung der Nebenproduktbildung.

Die Ziele

Das interdisziplinär ausgerichtete Innovationslabor soll neue Konzepte zum Aufbau und zum Einsatz von  Mikrostrukturreaktoren für die Produktion von Feinchemikalien und pharmazeutischen Wirkstoffen entwickeln. Technologische Merkmale sind die Anwendung für kontinuierliche Produktionsprozesse, eine einfach Skalierbarkeit für das Erzielen variabler Produktmengen und eine hohe Produktqualität. Die Technologie soll in den Anwendungsfeldern mehrphasige Reaktionsprozesse und für die Testung von Katalysatoren eingesetzt werden.

Die thematischen Schwerpunkte

Katalysator/Prozess-Screening: Das neuartige Konzept zum Screening von technischen Katalysatoren und zur Entwicklung/Optimierung von mehrphasigen Reaktionsprozessen basiert auf einer gezielten Manipulation der fluiddynamischen Zustände innerhalb der Apparatur.

Konti-µ.Reaktor: Ein neues Konzept zur kontinuierlichen Produktion von Feinchemikalien und Pharmazeutika. Hintegrund ist die Nutzbarmachung unterschiedlicher fluiddynamischer Zustände für eine Produktion mit einer sehr engen Verweilzeitverteilung der Fluide in den Strömungskanälen. Gleichzeitig wird der Wärmeübertrag mit dem Ziel einer isothermen Prozessführung optimiert.

Fluid-µ.Verteiler: Das Konzept beinhaltet die Entwicklung einer homogenen Fluidverteilung auf die zahlreichen Strömungskanäle von Mikrostrukturapparaten. Folglich bildet sich ein enge Verweilzeitverteilung aus, die sich positiv auf die Produktqualität und die effiziente Ausnutzung von ortsfesten Katalysatoren auswirkt. Das Konzept soll sich einfach an verschiedene Mikrostrukturapparate adaptieren lassen.
 
Online-µ.Sensorik: Für die Überwachung von Prozessgrößen in Mikrostrukturapparten soll ein neues Konzept zur gleichzeitigen lokalen Erfassung von Temperaturen und Phasengrenzflächen entwickelt werden. Das Konzept zeichent sich durch eine hohe Orts- und Zeitauflösung sowie durch die einfache Adaptierbarkeit an unterschiedliche Mikrostrukturen aus.

Die Partner

  • Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik, TU Dresden (Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus-Jürgen Wolter)
  • SAP Stiftungslehrstuhl für Entrepreneurship und Innovation, TU Dresden (Prof. Dr. Michael Schefczyk und Dr. Frank Pankotsch)
  • Gründungsinitiative Dresden exists (Martin Fischer)

Kontakt

Dr.-Ing. Tobias Bauer
Technische Universität Dresden
Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
Professur für Chemische Verfahrens- und Umwelttechnik
01062 Dresden
Tel.: 0351 463 35269
Fax: 0351 463 37757
E-Mail: tobias.bauer[at]tu-dresden.de