Chemische Industrie: Ressourceneffizienz durch Mikroverfahrenstechnik

Kurzfilm „Material und Energie sparen durch Mikroverfahrenstechnik in der chemischen Industrie“

Um einen effizienten Einsatz von Material und Energie bei der Herstellung von chemischen Erzeugnissen zu gewährleisten, muss unter anderem die Prozesskontrolle verbessert werden. Ein vielversprechender Weg ist die Anwendung von mikrostrukturierten Apparaten, mit denen sich chemische Produkte deutlich ressourceneffizienter herstellen lassen. Das VDI Zentrum Ressourceneffizienz stellt erfolgreiche Praxisbeispiele in seinem neuesten Kurzfilm vor.

Mit fast 190 Milliarden Euro Umsatz jährlich ist Deutschland der drittgrößte Chemiestandort weltweit. Da der Herstellungsprozess von Chemikalien sehr energie- und rohstoffintensiv ist, ist Ressourceneffizienz für diese Branche ein vielversprechender Weg zur Senkung der Produktionskosten. Entscheidend, um den Energieaufwand bei der Produktion von chemischen Erzeugnissen zu senken, ist eine möglichst gute Prozesskontrolle.

Die Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH im rheinhessischen Wendelsheim hat ein System entwickelt, in dem die Chemikalien bei der Herstellung deutlich kontrollierter miteinander reagieren können, wodurch sich chemische Produkte ressourceneffizienter herstellen lassen. Das Modulare Mikro-Reaktions-System, kurz MMRS, besteht aus mehreren Komponenten, die unterschiedliche Funktionen wie die eines Mischers, Wärmetauschers oder Sensors einnehmen. Die Reaktion findet nicht wie im herkömmlichen Verfahren in einem großen Gefäß statt, sondern die Reagenzien fließen in kleinen Kanälen und Kammern zusammen, was ein besseres und schnelleres Vermischen erlaubt und die Bildung von ineffizienten Wärmehotspots mindert.

Beim Anwendungsbeispiel der Lithiierung, einer exothermen Reaktion, die häufig bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet wird, sorgt das MMRS mit seinem günstigeren Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis dafür, dass die chemische Reaktion deutlich kontrollierter abläuft und die Kühlleistung von -80 auf -20 Grad erheblich verringert werden kann. Bei der ebenfalls exothermen Reaktion der Ethoxylierung kann der Einsatz des Systems einheitliche Temperaturen und Konzentrationsbedingungen für die Reagenzien schaffen. Das Ergebnis: Weniger Nebenprodukte und eine höhere Ausbeute an Endprodukten erlauben eine signifikante Verringerung des eingesetzten Rohstoffs. Die neuen mikrostrukturierten Apparate sorgen weiterhin dafür, dass weniger Kühlenergie gebraucht wird.

Nach Abschätzungen der Dechema können etwa 50 Prozent der Feinchemikalien und Pharmazeutika durch die kontinuierlichen Prozesse in Milli- und Mikroreaktoren schneller, effizienter und kostengünstiger hergestellt werden. Darüber hinaus versprechen sie erhebliche Einsparungen an Energie und Rohstoffen. Dies beschert den Betrieben der chemischen Industrie Kostensenkungen im Herstellungsprozess und schont dabei gleichzeitig Umwelt und Klima.

Der Kurzfilm „Material und Energie sparen durch Mikroverfahrenstechnik in der chemischen Industrie“ ist ab sofort auf dem Youtube-Kanal des VDI Zentrums Ressourceneffizienz „Ressource Deutschland“ oder auf der Website www.ressource-deutschland.tv zu sehen.