Neue Reaktortechnologien für chemische und biochemische Syntheseverfahren

Forschungsfeld DT4: 3D gedruckte, periodisch-offenzellige Strukturen zur Optimierung von Transportprozessen und als Katalysatorträger in Reaktoren – Experiment und Simulation (DT: Reaktordiagnostik und Transportprozesse)

Im Forschungsfeld DT4 geht es um das Design, die Charakterisierung und die Optimierung 3D gedruckter periodisch offenzelliger Strukturen (POCS). Diese Strukturen dienen zum einen dazu, Verweilzeitverteilungen, katalytische Reaktionsflächen und grenzschichtnahe Austauschprozesse von Mehrphasenströmungen maßgeschneidert auf den Prozess einzustellen und zum anderen den Stofftransport und damit die Selektivität und Ausbeute zu erhöhen. Dabei können modernste Additive Fertigungstechnologien wie das Rapid Prototyping zur Herstellung der POCS verwendet werden. Außerdem ermöglichen hochauflösende bildgebende Verfahren, wie die Methode der Laser induzierten Fluoreszenz (LIF) oder der Partikel Image Velocimetry (PIV), die Untersuchung des Wechselspiels der Grenzschichtdynamik und der Reaktion im Millisekunden-Bereich. Des Weiteren werden numerische Strömungssimulationen zur Unterstützung der Experimente und zur Optimierung verschiedener Reaktorkonfigurationen durchgeführt.

Die dabei entwickelten Strukturen finden in verschiedenen Kollaborationen Anwendung, beispielsweise als Katalysatorträger und zur Definition der Verweilzeitcharakteristik im Profilreaktor der Propylen-Epoxidierung (Prof. Horn) in Kooperation mit selektiver Membrantechnologie (HZG) oder als Träger immobilisierter Enzyme im biochemischen Prozess (Prof. Liese) oder zusätzlich zur Unterstützung elektrobiochemischer Synthese (Prof. Zeng). Eine Unterstützung bei der Auswahl und Evaluation der Werkstoffe (Prof. Fiedler) sowie eine Expertise im Bereich des 3D-Drucks (Prof. Luinstra/UHH) sind dabei unerlässlich.