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Tagtäglich wird in vielen Haushalten dieser Welt eine Mikrowelle für die Essens-Zubereitung genutzt. Das geht nicht nur schneller, sondern verbraucht vor allem weniger Energie. Vorteile, die auch für die Industrie von Bedeutung sind. Weiterer Pluspunkt: der Bedienkomfort. Für chemische Reaktionen nicht irrelevant – ist doch der Energieeintrag oftmals nicht ganz ungefährlich: Exotherme Reaktionen führen immer wieder zu Unfällen. Der Mikrowelleneintrag kann ohne Verzögerung fein dosiert werden. Eine moderne Druck- und Temperatursensorik kontrolliert die Reaktionskinetik. Falls nötig, kann eine Intensivkühlung sofort aktiviert werden, um die Wärmeentwicklung abzufangen.

Anfang des neuen Jahrtausends wurde eine speziell auf die Anforderungen der organischen Synthese zugeschnittene Mikrowellen-Kammer mit besonders hoher Mikrowellenenergiedichte entwickelt. Diese kommt bei der Synthese von komplexen Biomolekülen, wie Peptiden, zum Einsatz. Geräte zur Mikrowellen-Synthese sind ebenfalls zu finden bei der anorganischen Zeolithsynthese oder bei metallorganischen Synthesen.

 

Auch wenn weltweit jedes Jahr mehr als 1.500 wissenschaftliche Publikationen rund um das Thema „microwave processing“ erscheinen. Den industriellen Maßstab erreichen nur wenige Ansätze. Die Gründe dafür sind vielfältig: Zu wenig ist beispielsweise noch darüber bekannt, wie Mikrowellen-Energie und Materialien miteinander interagieren.

 
Die Frage der Nachhaltigkeit

 
Dennoch zeigt das Beispiel Mikrowelle: Bei der Entwicklung von neuen Prozessen steht neben technischer Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit ein weiteres Kriterium im Mittelpunkt: Die Frage der Nachhaltigkeit – also den Energieverbrauch zu reduzieren und die Umweltverträglichkeit zu verbessern. Das sollen auch die neuen – auf der ACHEMA diskutierten – Ansätze leisten können. Anlagen sollen ihren Abfall vermindern, die Prozesskomplexität reduzieren oder im – Fall neuer Katalysatoren – niedrigere Reaktionstemperaturen ermöglichen. Ziel ist es, den ökologischen Fußabdruck einer Anlage zu verringern. Verfahrensschritte werden kombiniert – Triebkräfte erhöht. „Prozessintensivierung“ heißt ein solcher Vorgang.

 
Vorhandenes soll effizienter werden

 
Es geht darum, vorhandene Elemente einer Anlage energieeffizienter werden zu lassen. Horizontale Mixer beispielsweise, Bestandteil vieler mechanischer Prozesse in der Industrie. Diese Mixer werden von einem Motor angetrieben. Wie groß und leistungsfähig ein solcher Motor sein muss, hängt nicht nur von der benötigten Energie während des Mix-Prozesses ab, sondern auch vom benötigten Drehmoment beim Starten der Maschine. Genau diesen Faktor können neue Entwicklungen um bis zu 40% reduzieren. Und das verringert gleichzeitig den Gesamt-Energieverbrauch des Mixers.

 
Recycling von Materialien – noch Luft nach oben

 
Nachhaltigkeit bedeutet aber nicht nur energieeffiziente Maschinen einzusetzen, sondern auch Ressourcen mit Bedacht zu gebrauchen. So ist das Recycling von Materialien ein Thema, das auch viele ACHEMA-Aussteller und Kongressredner antreibt. Deutschland nimmt bei der Wiederverwertung von Metallen übrigens eine führende Rolle ein. Bezogen auf den Gesamtverbrauch wird zum Beispiel für Stahl, Blei und Kupfer durch Einsatz moderner Technologien bereits heute ein Recyclinganteil von über 50 % erreicht.

 
Dennoch, es besteht Luft nach oben. So werden etwa 690.000 Tonnen Elektro(nik)-Altgeräte im Jahr gesammelt. Den tatsächlichen Anfall an Altgeräten schätzen Experten allerdings wesentlich höher ein. Potential, das verloren geht. So stecken allein in einer Tonne Mobiltelefone (etwa 10.000 Geräte) etwa 150 Kilogramm Kupfer.

 
Hier wäre ein noch stärkeres Umdenken gefragt – nicht nur in der Industrie, sondern auch beim Verbraucher: Recycling schont nicht nur die Rohstoffvorkommen, sondern spart auch Energie ein. So ist der Energieeinsatz für die Gewinnung von Kupfer aus Recyclingmaterialien um bis zu 90 % geringer als der für die Kupfergewinnung aus Erzen.

 

Biobasierte chemische Industrie

 
Auf Rohstoffe setzen, die nicht endlich sind, ein Thema auch in der chemischen Industrie. Immer mehr etabliert sich eine biobasierte chemische Industrie. Und damit die Entwicklung zahlreicher neuer Prozesse. Eines von vielen Beispielen: Bayer Material Science AG (Leverkusen, Deutschland) will zukünftig Pentamethylen-di-isocyanat, ein neuartiges Vernetzungsmittel für Lacke und Klebstoffe, herstellen, dessen Kohlenstoff zu 70 % aus Biomasse stammt. Die Produktion soll 2016 bis zu 20.000 Jahrestonnen umfassen.

 
Die Ideen sind also da, die Ansätze vielfältig: von der Mikrowelle bis zum Recycling. Ressourcen werden geschont, Energie eingespart. Genau darum geht es, sollen Anlagen ihren ökologischen Fußabdruck verbessern.

 
Die ACHEMA wird sich dem Thema Mikrowelle und Energieeffizienz am Donnerstag, 18. Juni gegen 15:30 Uhr widmen – mit dem Kongressvortrag „A Route to More Sustainable Processing: Scale up of Industrial Microwave Heating Processes“. Um 16:00 folgt der Vortrag „Increase of energy efficiency in horizontal mixers“. Das Recycling von Materialien steht am Dienstag, 16. Juni ab 12:30 im Rahmen verschiedener Vorträge auf dem Programm.

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