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rührkessel - Aachener Verfahrenstechnik - RWTH Aachen University

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RÜHRKESSEL<br />

2. Jahrgang, Dezember 2009<br />

Der -Jahresüberblick


Inhaltsverzeichnis<br />

Grußwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />

Bioverfahrenstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4<br />

Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5<br />

Mechanische <strong>Verfahrenstechnik</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

Prozesstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />

Thermische <strong>Verfahrenstechnik</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

Lehre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />

Messe, Konferenzen, Workshops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />

Soziales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />

Geplante Veranstaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />

Ehemaligenbericht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />

Personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22<br />

Impressum:<br />

Herausgeber: <strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

Redaktion: Manuel Hechinger, Robin Kaufmann<br />

Gestaltung Umschlag: Iris Becker<br />

Titelbild: Peter Winandy<br />

Postanschrift: <strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong>, Templergraben 55, 52056 <strong>Aachen</strong><br />

Telefon: +49 (0) 241 80-94668<br />

Fax: +49 (0) 241 80-92326<br />

Homepage: http://www.avt.rwth-aachen.de<br />

E-Mail: contact@avt.rwth-aachen.de


Sehr geehrte Kollegen, Alumni und Freunde,<br />

ein Jahresende verleitet stets zu einer Bilanz<br />

von Gewinn und Verlust, von erfüllten Versprechen<br />

und verpassten Chancen sowie von Höhepunkten<br />

und Enttäuschungen. In Zeiten der<br />

Stagnation ist dieser Versuchung leichter zu widerstehen<br />

als in Zeiten des Wandels, und Wandel<br />

gab es ausreichend: Fünf Lehrstühle, die<br />

die fast unbegrenzte Freiheit unserer Universität<br />

genossen, entschieden sich plötzlich, eine<br />

Allianz zu bilden. Diese Allianz der <strong><strong>Aachen</strong>er</strong><br />

<strong>Verfahrenstechnik</strong> (AVT) kommt nun bereits<br />

in ihr drittes Jahr, und so ist es an der<br />

Zeit auf Geschehenes zurückzublicken und einen<br />

Ausblick auf Zukünftiges zu wagen. Eine Allianz<br />

benötigt immer auch einen Sprecher, und<br />

Wolfgang Marquardt war hier die offensichtliche<br />

Wahl. Nicht nur auf Grund seiner Position<br />

in der Wissenschaft sowie seiner Eloquenz,<br />

sondern auch auf Grund seiner Sichtbarkeit sowohl<br />

in- als auch außerhalb unserer Universität.<br />

Die Umsetzung unserer Allianz stellte sich in<br />

vielerlei Hinsicht als äußerst erfolgreich heraus.<br />

Dies ist in erster Linie der zentralen Rolle verschiedener<br />

Teams zuzuschreiben, die sich nach<br />

schneller Selbstorganisation und unter der Leitung<br />

hoch motivierter, nicht-professoraler Mitglieder<br />

der AVT zügig an die Bearbeitung allgemeiner<br />

Aufgaben machten. Andererseits war<br />

es deutlich schwieriger, in Zeiten des Wandels<br />

Einigkeit unter den Professoren zu erreichen.<br />

Tausende Emails von außerhalb sowie weitere<br />

externe Verpflichtungen reduzierten die Anwesenheit<br />

bei wöchentlichen Treffen oftmals unter<br />

das definierte Minimum von drei. Schlechte Noten<br />

also für die Profs, aber es gab auch Erfolge:<br />

Um einer Verringerung der Lehrstuhlanzahl im<br />

Bereich <strong>Verfahrenstechnik</strong> aufgrund eines sinkenden<br />

Anteils an <strong>Verfahrenstechnik</strong>studierenden<br />

im Maschinenbaustudium zuvorzukommen<br />

beschlossen wir, uns für die Nachfolge von Thomas<br />

Melin um eine Alexander von Humboldt<br />

Professur zu bewerben - dem höchst dotierten<br />

deutschen Forschungspreis. Dieses Unterfangen<br />

stellte sich zur Überraschung vieler anderer<br />

sowie auch ein wenig unserer eigenen als<br />

erfolgreich heraus. Das Ergebnis: Zum neuen<br />

Jahr wird Prof. Matthias Wessling (U. Twente,<br />

NL) das sechste Mitglied unserer Grup-<br />

pe werden. Unwesentlich später bewarben wir<br />

uns um eine universitär geförderte Professur<br />

im Bereich der Enzymverfahrenstechnik - einem<br />

großem Wachstumszweig der Biotechnologie,<br />

um die Allianz zwischen Ingenieur- und Naturwissenschaft<br />

weiter zu stärken. Die Fakultät<br />

gab hierzu grünes Licht, so dass wir bald einen<br />

siebten Professor in der AVT begrüßen dürfen,<br />

und dieser Professor wird sehr wahrscheinlich<br />

weiblich sein. Die AVT zeigte sich bei der Rekrutierung<br />

von Frauen oftmals erfolgreicher als<br />

die meisten anderen Bereiche der Fakultät: Der<br />

Frauenanteil im wissenschaftlichen Bereich beträgt<br />

30%, was bei einem weiblichen Studierendenanteil<br />

von 10% beachtlich ist. Weitere gute<br />

Neuigkeiten? Das Gradiertenkolleg Bionoco<br />

(Sprecher: J. Büchs) wird verlängert, ein neues<br />

internationales Graduiertenkolleg mit mehrheitlicher<br />

Beteiligung der AVT (Bioverfahrenstechnik)<br />

wurde bewilligt, und Gleiches gilt für<br />

sieben neue EU-Projekte. Eine internationale<br />

Konferenz (AWM in Kooperation mit dem Institut<br />

für Siedlungswasserwirtschaft, ISA) mit<br />

über 500 Teilnehmern wurde ebenso durchgeführt<br />

wie ein industriegeförderter Workshop<br />

(Pro3) im Bereich unseres Hauptforschungszweiges<br />

der Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen.<br />

Um unsere unglückliche Situation (Abriss<br />

eines Teils der AVT-Gebäude auf Grund<br />

des neu zu errichtenden Auditoriums) zum Besten<br />

zu wenden, bewarben wir uns (federführend<br />

W. Marquardt und M. Modigell) um ein<br />

neues, gemeinsames AVT Gebäude, das neben<br />

dem Wissenschaftskomplex in Melaten entstehen<br />

soll. Damit kämen wir auch bereits zum Ende<br />

diesen Jahres, wäre hier nicht noch ein weiterer<br />

Wandel zu nennen: Wolfgang Marquardt’s<br />

Zeit als Sprecher der AVT geht zu Ende, und<br />

Andreas Pfennig als das jüngste Mitglied der<br />

Gruppe wird versuchen, in seine großen Fußstapfen<br />

zu treten. Daher sei Wolfgang an dieser<br />

Stelle für eine außerordentlich erfolgreiche<br />

Zeit sowie die bisherige Führung und zukünftige<br />

Begleitung der AVT gedankt, und Andreas<br />

sei viel Glück gewünscht für die nächsten zwei<br />

Jahre <strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong>.<br />

T. Melin für das AVT Professorium<br />

3 Grußwort Rührkessel - Die AVT im Blick


Die Miniaturisierung und Automatisierung von<br />

Bioprozessen nimmt heutzutage eine Schlüsselrolle<br />

in biotechnologischer Forschung und Entwicklung<br />

ein. Dabei kommen Mikrobioreaktoren<br />

für die Entwicklung, Optimierung und zunehmend<br />

auch Validierung von Bioprozessen<br />

im µl- oder ml-Maßstab zum Einsatz. Auch<br />

die AVT.BioVT engagiert sich in diesem Forschungsgebiet<br />

und hat in den letzten Jahren bereits<br />

eine Reihe von Mess- und Kultivierungsmethoden<br />

im Klein- und Kleinstmaßstab realisiert.<br />

Der RoboLector: Optimierung im<br />

Hochdurchsatz<br />

In Hochdurchsatzexperimenten, wie zum Beispiel<br />

zur Medienentwicklung, Stammauswahl,<br />

im Biokatalysatorenscreening oder zur Expression<br />

rekombinanter Proteine, werden vor allem<br />

Mikrotiterplatten (MTP) als Mikrobioreaktoren<br />

eingesetzt. Die BioLector-Technik, die das<br />

Online-Monitoring von Wachstum, pH und pO2<br />

sowie von Fluoreszenzreportern (zum Beispiel<br />

GFP) in MTP ermöglicht, liefert wertvolle kinetische<br />

Daten biologischer Hochdurchsatzprozesse.<br />

Zur Optimierung von MTP-basierten Experimenten<br />

wurde die bewährte BioLector-<br />

Technologie in einen Pipettierroboter integriert<br />

(s. Abb. 1). Dadurch entstand eine flexible Mikrofermentationsplattform,<br />

welche die automatisierte<br />

Umsetzung komplexer Experimente mit<br />

hohem Informationsgewinn kombiniert. Ein Applikationsbeispiel<br />

für die Plattform ist das Prinzip<br />

des Induktions-Profilings. Der Induktionszeitpunkt<br />

und die Induktormenge stellen bei<br />

der Proteinexpression kritische Parameter bezüglich<br />

der Produktausbeute dar. Allerdings ist<br />

es mit konventionellen Methoden sehr aufwändig<br />

die Variation der beiden Faktoren zu untersuchen.<br />

Mit der neu entwickelten Methodik<br />

ist es nun möglich, automatisiert und mit<br />

minimalem Aufwand einen beliebigen E. coli-<br />

Klon in bis zu 96 verschiedenen Induktions-<br />

Experimenten zeitgleich zu untersuchen. Dies<br />

resultiert in einer umfassenden Kartierung des<br />

Bioverfahrenstechnik<br />

Wachstums und der Produktion des Zielproteins.<br />

Die etablierte Mikrofermentationsplattform<br />

ermöglicht eine einfache Optimierung der Proteinexpression<br />

in Hochdurchsatzprozessen und<br />

liefert eine hohe Dichte kinetischer Daten, zum<br />

Beispiel auch zur Bereitstellung für Modelle der<br />

Systembiologie. Zudem ist es durch den modularen<br />

Aufbau der Plattform und die Verwendung<br />

von MTP leicht möglich die Fermentation anschließend<br />

mit automatisierten Aufreinigungsprozessen<br />

und weiterführender Analytik zu koppeln.<br />

Desweiteren wird der „RoboLector“ unter<br />

anderem im Exzellenzcluster „Maßgeschneiderte<br />

Kraftstoffe aus Biomasse“ zum Screening von<br />

Cellulasen eingesetzt.<br />

Abb.1: Die RoboLector-Technologie. Helene<br />

Wulfhorst bereitet ein<br />

Hochdurchsatz-Experiment im RoboLector<br />

vor, Foto: Peter Winandy<br />

Autoklavierbares Glaskleben fügt<br />

zusammen, was zusammen gehört<br />

Für die Miniaturisierung von Bioreaktoren ist<br />

es unerlässlich, neue Wege in der Fertigungstechnik<br />

zu beschreiten. Bislang findet in der<br />

biotechnologischen und medizintechnischen Laborpraxis<br />

neben Edelstahl am häufigsten Borosilikatglas<br />

Verwendung, da es hervorragende<br />

optische sowie chemische und physikalische<br />

Eigenschaften besitzt. Schmelztechnische Fertigungstechnologien<br />

für Glasgeräte führen zu<br />

einer mangelnden geometrischen Reproduzierbarkeit.<br />

Aufwendige Apparate wie Bioreaktoren<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Bioverfahrenstechnik 4


estehen zudem oft aus unterschiedlichen Materialien,<br />

die bislang aufwendig verspannt werden<br />

müssen. Daher sind viele Konstruktionen<br />

technisch nicht realisierbar oder ökonomisch betrachtet<br />

nicht sinnvoll. An der AVT.BioVT wurde<br />

daher in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig<br />

eine autoklavierbare Klebetechnik entwickelt,<br />

mit der geometrisch definierte Verklebungen<br />

von verschiedenen Glasarten und Edelstahl<br />

möglich sind. In einem Screening wurden<br />

dazu kommerziell erhältliche Klebstoffe auf ihre<br />

Beständigkeit in 800 Autoklavierzyklen untersucht.<br />

Auch potentielle Einflüsse von Waschvorgängen<br />

und der Kultivierung von Mikroorganismen<br />

wurden untersucht.<br />

Die Erfahrungen aus diesen Untersuchungen<br />

dienten als Grundlage für die konstruktive Optimierung<br />

zweier Kleinkultur-Bioreaktoren, bei<br />

denen u. a. eine erhöhte geometrische Reproduzierbarkeit,<br />

eine vereinfachte Handhabung sowie<br />

eine verbesserte Wirtschaftlichkeit erzielt<br />

werden konnten. Abbildungen 2 und 3 zeigen<br />

jeweils sowohl die ursprüngliche (links)<br />

als auch die optimierte Konstruktion (rechts)<br />

eines RAMOS-Kolbens bzw. eines COSBIOS-<br />

Reaktors.<br />

Die entwickelte Klebtechnik ermöglicht somit<br />

die Herstellung geometrisch definierter Glasverbindungen,<br />

die sich zudem durch eine langzeitstabile<br />

Autoklavierbeständigkeit auszeichnen.<br />

Hiermit eröffnen sich ganz neue Gestaltungsmöglichkeiten<br />

mit dem Universalwerkstoff<br />

Glas. Bislang nicht mögliche Konstruktionen im<br />

Bioreaktorbau und in der Medizintechnik werden<br />

nun realisierbar, was auch schon die Aufmerksamkeit<br />

verschiedener Firmen erregt hat.<br />

Wie bei der erfolgreichen Vermarktung des Bio-<br />

Lectors zeigt sich auch hier, dass die AVT-<br />

Forschung große Relevanz für die Industrie hat<br />

und sich nicht im Elfenbeinturm abspielt. Auch<br />

Das Jahr 2010 wird sicherlich ein besonders<br />

aufregendes Jahr für alle Mitarbeiter der chemischen<br />

<strong>Verfahrenstechnik</strong>. Wir freuen uns auf<br />

die Zusammenarbeit mit Prof. Matthias Wessling,<br />

der am 1. Januar seine Arbeit bei der<br />

Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

in der Zukunft werden wir daher wegweisende<br />

Projekte im Umfeld der biotechnologischen und<br />

biokatalytischen Prozesse erforschen.<br />

Abb.2: schmelztechnischer (links) und neuer,<br />

klebtechnischer RAMOS-Kolben im Vergleich<br />

Abb.3: COSBIOS-Reaktor: links ursprüngliche<br />

Konstruktion mit Verspannung, rechts neuer,<br />

geklebter Reaktor<br />

AVT.CVT aufnehmen wird. Es ist für uns besonders<br />

erfreulich, dass die Überlappung der<br />

Professur von Herrn Melin und seinem Nachfolger<br />

für ein hohes Maß an Kontinuität sorgt<br />

und wir sind gleichzeitig auf neue Impulse durch<br />

5 Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong> Rührkessel - Die AVT im Blick


Matthias Wessling gespannt. Im Jahr 2009 ist<br />

die AVT.CVT trotz einer Reihe abgeschlossener<br />

Promotionen größer geworden, da viele neue<br />

Projekte gewonnen werden konnten. Zu diesen<br />

Projekten gehören zum Beispiel die EU Projekte<br />

NameTech (Oberflächenmodifikation von<br />

Membranen), New ED (bipolare Elekrodialyse),<br />

Hi-Fre (hochfrequente Rückspülung) und TyG-<br />

Re (Synthesegasaufbereitung). Weiterhin wurde<br />

die Aktivität im Exzellenzcluster TMFB ausgeweitet<br />

und es konnten eine Reihe weiterer innovativer<br />

Projekte zum Beispiel im Rahmen von<br />

<strong>RWTH</strong> internen Pathfinderprojekten (Foulinguntersuchung<br />

mittels NMR, Einsatz von Hydrogelen<br />

in der Membrantechnik) in Angriff genommen<br />

werden. Anhand von drei ausgewählten<br />

Projekten soll im Folgenden ein Querschnitt<br />

aktueller Forschungsthemen der AVT.CVT vorgestellt<br />

werden.<br />

Siloxanentfernung aus Biogas mittels<br />

Membranen<br />

Das Methan in Klär- und Deponiegasen ist<br />

ein wertvoller regenerativer Energieträger. Die<br />

Nutzung dieser chemisch gespeicherten Energie<br />

erfolgt meist in einem Gasmotor, der mit<br />

einem Generator verbunden wird und elektrischen<br />

Strom liefert. Die Abwärme des Motors<br />

wird im Idealfall ebenfalls genutzt, zum Beispiel<br />

für die Beheizung von Räumen. Man spricht<br />

dann von Kraft-Wärme-Kopplung. Die wirtschaftliche<br />

Nutzung von Biogas kann allerdings<br />

durch Spurengase wie Siloxane beeinträchtigt<br />

werden. Diese machen eine Vorreinigung des<br />

Biogases notwendig, bisher meist mittels Aktivkohle.<br />

Siloxane sind in der Natur nicht vorkommende,<br />

siliziumorganische Stoffe, die während<br />

des Faulprozesses vom Biogas gestrippt werden.<br />

Auf Deponien entstehen sie durch die Zersetzung<br />

von Silikonabfällen, im Klärwerk werden<br />

Siloxane direkt durch das Schmutzwasser eingetragen.<br />

Zu hohe Siloxankonzentrationen im Gas<br />

führen zu Motorschäden oder schlechteren Abgasemissionen,<br />

da festes Siliziumoxid entsteht,<br />

das sich an Oberflächen absetzt. In einem durch<br />

die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)<br />

geförderten Forschungsprojekt wird untersucht,<br />

ob Siloxane mittels Membrantechnik entfernt<br />

werden können. Hierfür wurden verschiedene<br />

gummiartige Filme hergestellt, und deren Per-<br />

meabilität für die wichtigsten Siloxane experimentell<br />

bestimmt. Fünf Materialien mit hohen<br />

Siloxanpermeabilitäten wurden daraufhin ausgewählt.<br />

Für die Überströmung mit realem Deponiegas<br />

über mehrere Wochen hinweg wurden<br />

dann Membranen mit aktiven Schichtdicken um<br />

1 µm gefertigt. Wie effektiv die Membranen Siloxane<br />

abtrennen konnten wurde über eine regelmäßige<br />

Probenahme und Analysen per GC-<br />

MS bestimmt. Nun steht der Bau und Einsatz<br />

eines Membranmoduls (ca. 1m 2 ) unmittelbar<br />

bevor, womit die Reinigungsleistung verschiedener<br />

Verschaltungen bei unterschiedlichen<br />

Temperaturen über einen längeren Zeitraum<br />

untersucht werden soll. Die Technologie hat<br />

weitere Anwendungen: Siloxane befinden sich<br />

auch in der Abluft industrieller Prozesse und<br />

in Gasströmen industrieller Kläranlagen. Hier<br />

kann ein vorgeschaltetes Membranmodul sinnvoll<br />

sein.<br />

Abb.4: Versuchsaufbau zum Paralleltest<br />

mehrerer Membranen<br />

Spacerentwicklung<br />

Ein Schwerpunkt der Arbeit innerhalb der chemischen<br />

<strong>Verfahrenstechnik</strong> ist die Neu- und<br />

Weiterentwicklung von Membranmodulen. In<br />

diesem Zusammenhang wurde im letzten Jahr<br />

die Entwicklung eines neuen Spacerkonzepts innerhalb<br />

des vom BMBF unterstützten Projekts<br />

CarboMembran vorangetrieben. Spacer werden<br />

bei vielen Flachmembrananwendungen verbaut,<br />

um eine definierte Höhe des Strömungskanals<br />

zwischen Membranen zu erreichen. Gleichzeitig<br />

werden durch die Spacer Wirbel im Feedkanal<br />

verursacht, die die Konzentrationspolarisation<br />

verringern und dadurch den Stofftransport erhöhen.<br />

Standardmäßig werden dabei einfache,<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong> 6


netzförmige Spacer verwendet, die zwar den<br />

Stofftransport verbessern, jedoch einen hohen<br />

Druckverlust im Feedkanal verursachen. Durch<br />

die relativ große Auflagefläche auf der Membran<br />

können Netzspacer weiterhin für das Einsetzen<br />

von Biofouling verantwortlich sein, da<br />

im Bereich der Kontaktlinien zwischen Spacer<br />

und Membran Toträume in der Strömung entstehen<br />

und Regionen mit niedrigen Scherkräften<br />

an der Membran auftreten, wodurch eine<br />

sich entwickelnde Foulingschicht nicht mehr abgetragen<br />

wird. In Anlehnung an bekannte Geometrien<br />

statischer Mischer und strukturierter<br />

Kolonnenpackungen wurde eine zweilagige, mikrostrukturierte<br />

Spacergeometrie entwickelt (s.<br />

Abb. 5), die die membrannahe Konzentrationsgrenzschicht<br />

gezielt erneuert, so dass der Stofftransport<br />

weiter erhöht wird. Die Erneuerung<br />

der Konzentrationsgrenzschicht wird durch eine<br />

geometrieinduzierte, gezielte Durchmischung<br />

der Bulkströmung mit der membrannahen Strömung<br />

erreicht. Gleichzeitig wird die Entstehung<br />

und Ausbreitung einer Foulingschicht auf der<br />

Membran durch die Verwendung punktueller<br />

Kontaktstellen begrenzt, die im Gegensatz zu<br />

den linienförmigen Kontakten bei Netzspacern<br />

keine durchgehende Barriere im Strömungsfeld<br />

darstellen. Strömungssimulationen zeigen weiterhin,<br />

dass im Vergleich zu typischen Netzspacern<br />

höhere Scherkräfte an der Membran<br />

bei ähnlichem Druckverlust im Strömungskanal<br />

gefunden werden. Die Anwendung der Spacer<br />

wurde bisher für die Ultrafiltration und „dichte“<br />

Membranverfahren wie die Umkehrosmose<br />

untersucht. Bei der Ultrafiltration höhermolekularer<br />

Stoffe wie Dextrane konnte der Energieeintrag<br />

bezogen auf die Produktmenge im<br />

Vergleich zur Verwendung von Netzspacern um<br />

bis zu 50% gesenkt werden. Dies lässt darauf<br />

schließen, dass der neugestaltete Spacer speziell<br />

bei ausgeprägter Konzentrationspolarisation<br />

– dies ist die Aufkonzentrierung der zurückgehaltenen<br />

Komponente an der Membran<br />

– große Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen<br />

Spacern aufweist. Sogar eine Verwendung<br />

bei Membranbioreaktoren, bei denen bisher keine<br />

Spacer aufgrund der Verblockungsgefahr des<br />

Strömungskanals verwendet werden konnten,<br />

erscheint aufgrund der Barrierefreiheit im Strömungskanal<br />

möglich und wird gegenwärtig un-<br />

tersucht. Für die Spacer wurde 2008 eine Patentanmeldung<br />

in Deutschland vorgenommen und<br />

2009 auf eine europäische Patentanmeldung erweitert.<br />

Abb.5: Spacerprototyp<br />

Wasserwiedergewinnung im EU-Projet<br />

Reclaim Water<br />

Mit zunehmender Wasserknappheit und sinkenden<br />

Grundwasserspiegeln, die weltweit nicht<br />

nur aride Regionen, sondern aufgrund eines hohen<br />

Nutzungsdrucks inzwischen auch gemäßigte<br />

Regionen betrifft, gewinnt die Wiedergewinnung<br />

von Abwasser zu Brauch- und Trinkwasser<br />

an Bedeutung. Hauptziel der weitergehenden<br />

Wasseraufbereitung zum Wasserrecycling<br />

ist die Desinfektion und die Elimination organischer<br />

Restbelastung, vor allem von Spurenstoffen<br />

wie Industriechemikalien und Pharmazeutika.<br />

Hierfür kommen neben etablierten Prozessketten<br />

wie Ultrafiltration gefolgt von Umkehrosmose<br />

bei entsprechender Rohwasserqualität<br />

auch Kombinationen von Aktivkohle und<br />

Nanofiltration in Frage, bei denen beispielsweise<br />

Pulveraktivkohle in den Zulauf einer Nanofiltration<br />

dosiert wird. Zur realitätsnahen Untersuchung<br />

der Verfahrenskombinationen wurden<br />

auf der Kläranlage <strong>Aachen</strong>-Soers mittels verschiedener<br />

Pilotanlagen der Rückhalt von pathogenen<br />

Keimen und Schwermetallen sowie das<br />

Potenzial zur Entfernung von organischen Spurenstoffen<br />

aus konventionell gereinigtem Abwasser<br />

untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass<br />

Aktivkohle-Nanofiltrationsverfahren eine technisch<br />

und wirtschaftlich interessante Alternative<br />

zu den etablierten Verfahren darstellen. Vorteile<br />

ergeben sich durch geringeren Energiever-<br />

7 Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong> Rührkessel - Die AVT im Blick


auch und die Multi-Barrieren-Funktion, wodurch<br />

sich die Betriebssicherheit einer Aufbereitungsanlage<br />

erhöht. Die Qualität des aufbereiteten<br />

Wassers erfüllt die Anforderungen der<br />

CO2 Abscheidung aus Kohlekraftwerken<br />

Fossil befeuerte Kraftwerke, mit denen auch<br />

noch in der weiteren Zukunft ein Großteil<br />

unseres Strombedarfs gedeckt wird, verursachen<br />

zwei Drittel aller anthropogenen CO2-<br />

Emissionen. Diese Kraftwerke wurden bisher<br />

mit dem Ziel optimiert, hohe Wirkungsgrade zu<br />

erreichen, wodurch gleichzeitig auch der CO2-<br />

Ausstoß vermindert wurde. Um diesen jedoch<br />

mittelfristig noch erheblich weiter zu reduzieren,<br />

müssen vollkommen neue Kraftwerksprozesse<br />

entwickelt werden. Mit deren Hilfe muss<br />

es möglich sein, das bei der Verbrennung unweigerlich<br />

entstehende CO2 aus dem Abgas abzutrennen<br />

und nicht in die Atmosphäre abzugeben.<br />

Hierzu werden heutzutage drei verschiedene<br />

Techniklinien diskutiert:<br />

1. IGCC mit CO2 Abtrennung und Polygeneration,<br />

das heißt Kohle wird vergast und<br />

das bei einem folgenden CO-Shift entstehende<br />

CO2 wird vor der Verbrennung des<br />

H2 abgetrennt (CO2/H2- bzw. H2/CO2-<br />

Trennung).<br />

2. Nachgeschaltete Abtrennung, das heißt,<br />

das bei der konventionellen Verbrennung<br />

mit Luft entstehende CO2 wird am kalten<br />

Ende des Kraftwerksprozesses abgeschieden<br />

(CO2/N2-Trennung).<br />

3. Oxyfuel Verbrennung, das heißt der Oxidator<br />

setzt sich aus rezirkuliertem Rauchgas<br />

und Sauerstoff zusammen und besteht somit<br />

hauptsächlich aus CO2, H2O und O2<br />

(O2/N2-Trennung).<br />

Für alle Techniklinien stehen Trennverfahren<br />

aus der chemischen Industrie zur Verfügung<br />

(zum Beispiel chemische und physische Wäsche,<br />

kryogene Luftzerlegung, Adsorption). Die Verfahren<br />

sind jedoch mit einem hohen Energiebedarf<br />

verknüpft, der den Wirkungsgrad des<br />

Mechanische <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

Trinkwasserverordnung und erlaubt den Einsatz<br />

zur Grundwasseranreicherung, an die besonders<br />

hohe Anforderungen gestellt werden.<br />

Kraftwerkes mindert (8-15 %-Punkte). Alternativ<br />

können Membranen für die geforderten<br />

Trennverfahren eingesetzt werden, die kleinere<br />

Wirkungsgradeinbußen für das Gesamtkraftwerk<br />

versprechen. Die AVT.MVT konzentriert<br />

sich bei ihrer Forschung auf die Implementierung<br />

und Untersuchung von Membranen für den<br />

Oxyfuel-Prozess. Hierbei wird der Brennstoff<br />

nicht mit Luft, sondern mit reinem Sauerstoff<br />

umgesetzt. Dadurch entsteht ein Rauchgas, welches<br />

hauptsächlich aus CO2 und H2O besteht,<br />

wobei letzteres durch Kondensation leicht abzutrennen<br />

ist. Die bei der Verbrennung entstehenden,<br />

hohen Temperaturen können kontrolliert<br />

werden, indem ein Teil des Rauchgases als Wärmesenke<br />

wieder in die Brennkammer zurückgeführt<br />

wird. Um den benötigten Sauerstoff aus<br />

der Luft abzutrennen, sollen gemischtleitende<br />

keramische Membranen eingesetzt werden. Diese<br />

Technologie verspricht im Vergleich zur kryogenen<br />

Luftzerlegung wesentlich niedrigere Wirkungsgradeinbußen<br />

(4-7 %-Punkte). Als Membranmaterialien<br />

kommen zum Beispiel Perovskite<br />

in Frage, die bei der AVT unter Einsatzbedingungen<br />

getestet werden. Hierzu werden an<br />

einem Prüfstand die Membranen auf Permeabiltät<br />

und chemische Stabilität getestet. Die<br />

Tests erfolgen bei Temperaturen zwischen 700<br />

und 900 °C sowie Feed- und Permeatdrücken<br />

zwischen 20 und 1 bar bzw. 1 und 0,1 bar.<br />

Die Membranen werden von Projektpartnern<br />

aus den nationalen und internationalen Projekten<br />

OXYCOAL-AC, MEM-OXYCOAL und<br />

MEMBRAIN zur Verfügung gestellt. Die Permeabiltät<br />

der untersuchten Materialien liegt zur<br />

Zeit zwischen 1 - 3 Nml/(min cm 2 ). Als Herausforderung<br />

stellt sich die Entwicklung von<br />

rauchgasstabilen Membranen dar. Dies würde<br />

den Einsatz von Rauchgas als Sweepgas (4-<br />

End-Betrieb) ermöglichen und den Flächenbedarf<br />

deutlich senken. Die Untersuchungen der<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Mechanische <strong>Verfahrenstechnik</strong> 8


AVT.MVT haben gezeigt, dass Rauchgaskomponenten<br />

(CO2 und SOx) zu einem Erliegen<br />

des Sauerstoffflusses bei heutzutage verfügbaren<br />

Materialien führen. Neue, chemisch stabile<br />

Membranmaterialien werden insbesondere<br />

in dem Projekt MEM-OXYCOAL erforscht.<br />

Als Alternative können die Membranen im<br />

3-End-Betrieb eingesetzt werden. Im Projekt<br />

OXYCOAL-AC wird zur Zeit unter Leitung der<br />

AVT und des Institutes für Werkstoffanwendung<br />

im Maschinenbau ein solcher Modultyp<br />

gebaut. Neben einem Modul von Air Products,<br />

USA, ist dies eines der ersten Membranmodule,<br />

die im Pilotmaßstab zur Sauerstoffabtrennung<br />

aus Luft eingesetzt werden sollen. Das Modul (s.<br />

Abb. 6) besteht aus zwei innenisolierten Druckbehältern,<br />

durch deren Mantelraum vorgeheizte<br />

Luft strömt. Der abgetrennte Sauerstoff wird<br />

aus dem mittleren Hohlraum abgezogen. Insgesamt<br />

hat das Modul eine Membranfläche von<br />

25 m 2 und hat ein Sauerstoffproduktionsleistung<br />

von ca. 2 t/d. Das Modul soll nach der<br />

Fertigstellung an der Demonstrationsanlage des<br />

OXYCOAL-AC Projektes getestet werden. Ziel<br />

ist es, das Modul für 1 Jahr im Dauerbetrieb<br />

zu testen und einen Teil des benötigten Sauerstoffs<br />

für die Verbrennung zu ersetzten. Parallel<br />

zu Materialuntersuchungen und Komponentenentwicklung<br />

wird eine effiziente Integration<br />

der Membran in den neuartigen Kraftwerksprozess<br />

untersucht. Ziel ist es, unter Einbeziehung<br />

des gesamten Kraftwerksprozesses kleine Wirkungsgradverluste<br />

mit minimaler Membranfläche<br />

zu ereichen. Die Ergebnisse zeigen, dass<br />

die beiden Zielgrößen gegenläufig sind. Um eine<br />

endgültige Aussage über die optimale Prozessvariante<br />

zu treffen, müssen Wirtschaftlich-<br />

SFB 540 findet erfolgreiches Ende<br />

Mitte diesen Jahres ist nach 10 Jahren Laufzeit<br />

der Sonderforschungsbereich (SFB) 540 trotz<br />

positiver Begutachtung leider zwei Jahre früher<br />

als wir uns das gewünscht hätten ausgelaufen.<br />

Nichtsdestotrotz gehen die Aktivitäten auf diesem<br />

Themengebiet in der AVT.PT und der gesamten<br />

AVT ungebremst weiter. Im SFB wurde<br />

keitsrechnungen durchgeführt werden. Zusammen<br />

mit den Projektpartnern in MEMBRAIN,<br />

die sich mit den zwei weiteren Techniklinien<br />

beschäftigen, soll am Ende des Projektes eine<br />

Empfehlung abgegeben werden, welche CO2-<br />

Abscheidetechnik am effizientesten ist. Hierbei<br />

sind neben Wirkungsgrad und Kosten ebenfalls<br />

die Implementierungszeiträume und Materialverfügbarkeit<br />

zu beachten. Ziel der interdisziplinären<br />

Zusammenarbeit von Chemikern, Werkstoffwissenschaftlern<br />

und Ingenieuren innerhalb<br />

des Projektes ist es, einen umfassenden Überblick<br />

über die Möglichkeiten und Herausforderungen<br />

der konkurrierenden Abscheidestrategien<br />

zu erhalten.<br />

Weiterführende Informationen zu den Projekten<br />

erhalten Sie unter:<br />

OXYCOAL-AC: www.oxycoal-ac.de<br />

MEMBRAIN: www.mem-brain-allianz.de<br />

~ 2 m<br />

500 mm<br />

Innenisolation<br />

Prozesstechnik<br />

O 2<br />

Abb.6: Membranmodul zur<br />

Sauerstoffbereitstellung für<br />

Oxyfuel-Kraftwerke<br />

O 2 (p = 0,2 - 1 bar)<br />

abgereicherte Luft<br />

Luft (p < 20 bar)<br />

Luft (p < 20 bar)<br />

abgereicherte Luft<br />

beschlossen, die Anträge im Rahmen kleinerer<br />

Kooperationsanträge erneut einzureichen, was<br />

bei ersten Teilprojekten bereits geschehen und<br />

bei anderen in Arbeit ist.<br />

Ziel ist es, die fruchtbare Arbeit des SFB in einer<br />

ähnlichen Struktur fortzusetzen, um so die<br />

zum sinnvollen Abschluss der Projekte notwendigen<br />

Arbeiten noch durchführen zu können.<br />

9 Prozesstechnik Rührkessel - Die AVT im Blick


Insbesondere die guten Erfolge in den letzten<br />

Jahren des SFB, die sich auch in einem nahezu<br />

exponentiellen Anstieg der Publikationsleistung<br />

zeigen, bestärken uns in diesem Vorhaben.<br />

Neben den direkten Nachfolgeprojekten des<br />

SFB sind weitere Aktivitäten im Bereich<br />

der modellgestützten experimentellen Analyse<br />

(MEXA) im Rahmen von zwei „MULTIMOD“-<br />

Stellen geplant. Dieses EU-Projekt verfolgt in<br />

einem Verbund von Wissenschaftlern und Industriepartnern<br />

ebenfalls eine modellzentrierte<br />

Forschung und schließt somit nahtlos an den<br />

SFB an. Außerdem werden die methodischen<br />

Errungenschaften des SFB 540 auch im Exzellenzcluster<br />

„Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus<br />

Biomasse“ eingesetzt und zum Teil auf die hier<br />

betrachteten Problemstellungen angepasst. Neben<br />

dem Methodentransfer konnten auch viele<br />

Organisationselemente und Strukturen, die sich<br />

im SFB bewährt haben, im Exzellenzcluster<br />

gewinnbringend eingesetzt werden. Somit kommen<br />

sowohl die Methodenkompetenz als auch<br />

die Organisationserfahrung des SFB 540 weiteren<br />

Großprojekten zu Gute.<br />

Neben den weiterführenden Arbeiten ist es<br />

ebenfalls geplant, die Ergebnisse des SFB im<br />

Rahmen eines Buches einem breiten Publikum<br />

zugänglich zu machen. Die Vorbereitungen des<br />

„MEXA“-Buches laufen derzeit, ein genauer Erscheinungstermin<br />

steht jedoch noch nicht fest.<br />

Erweiterung der AVT-Analytik<br />

Die Ausrichtung der Forschung der <strong><strong>Aachen</strong>er</strong><br />

<strong>Verfahrenstechnik</strong> auf die Nutzung nachwachsender<br />

Rohstoffe, welche eng an den Exzellenzcluster<br />

„Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse“<br />

gekoppelt ist, bedingt nicht nur neue<br />

Verfahren sondern auch neuartige Analytik.<br />

Diese soll sowohl zur Prozesskontrolle als auch<br />

zur analytischen Verwendung auf molekularer<br />

Ebene dienen. Für diese Problemstellung bietet<br />

sich die Spektroskopie an, mit der sowohl<br />

in-situ als auch offline mit geringen Messzeiten<br />

molekulare Informationen über die chemische<br />

Zusammensetzung aus sehr geringen Mengen<br />

von Biomolekülen gewonnen werden kann.<br />

Zur Erweiterung der Möglichkeiten und Kompetenzen<br />

auf diesem Gebiet wurde in der<br />

AVT.PT ein FT-Raman-Spektrometer und ein<br />

UV/Vis/NIR-Prozessspektrometer beschafft, so<br />

dass nun inklusive der ATR-FTIR Spektroskopie<br />

die große Bandbreite der Elektronenund<br />

Schwingungsspektroskopie zur Verfügung<br />

steht. Speziell in Kombination mit den in der<br />

AVT.PT entwickelten Methoden der nichtlinearen<br />

Spektraldaten-Auswertung (Indirect Hard<br />

Modelling) ergibt sich damit ein neuer Schwerpunkt<br />

der Spektroskopie, welcher speziell auf<br />

die Charakterisierung und Quantisierung von<br />

Biomolekülen in zukünftigen Biomasseprozessen<br />

ausgerichtet ist.<br />

DISCO schließt mit viel Musik<br />

Seit zwei Jahren nimmt der AVT.PT zusammen<br />

mit den Industriepartnern IPCOS NV und<br />

Bayer CV am Projekt „Distillation Modeling,<br />

Control and Optimization“ (DISCO) teil. Am<br />

Jahresende geht nun die vereinbarte AVT.PT-<br />

Projektbeteiligung zu Ende. Die dabei entwickelten<br />

Software-Werkzeuge sollen schon bald<br />

eine schnellere Modellierung und wirtschaftlichere<br />

Regelung von Destillationskolonnen auf<br />

der Grundlage von Wellenmodellen ermöglichen.<br />

Die implementierten Methoden, die auf<br />

die Dissertation von Wolfgang Marquardt zurückgehen,<br />

werden sich zwar bei jedem Einsatz<br />

aufs Neue beweisen müssen, aber wir sind guter<br />

Hoffnung, dass es auch klappt. Wir möchten<br />

daher unseren Partnern für die sehr gute Zusammenarbeit<br />

während des Projekts danken.<br />

Transferbereich 61 erfolgreich<br />

abgeschlossen<br />

Seit Juni 2009 ist mit dem Ende des Transferbereichs<br />

61 des Sonderforschungsbereichs 476<br />

„Informatische Unterstützung übergreifender<br />

Entwicklungsprozesse in der <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

(IMPROVE)“ der SFB nach 12 Jahren<br />

interdisziplinärer Zusammenarbeit offiziell abgeschlossen.<br />

Hauptziel des SFB war es, durch<br />

neue Methoden und Technologien eine nachhaltige<br />

Verbesserung von Entwicklungsprozessen<br />

für die Prozessindustrie zu erreichen. Nach 9<br />

Jahren SFB IMPROVE, der durch die Zusammenarbeit<br />

mit Lehrstühlen für Informatik, Arbeitswissenschaft,<br />

Kunststoffverarbeitung und<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Prozesstechnik 10


der Prozesstechnik geprägt war, startete im Juni<br />

2006 die dreijährige Transferphase, welche<br />

die bis dato erreichten Forschungsergebnisse in<br />

Kooperation mit industriellen Partnern in die<br />

Praxis überführen sollte.<br />

Auf Seiten von AVT.PT sind im Rahmen des<br />

Transferbereichs insbesondere die Modellierung<br />

und Formalisierung von Arbeitsprozessen einerseits<br />

und die Informationsmodellierung der<br />

Entwicklungsphasen zur Unterstützung von Datenmanagement<br />

und verwaltung andererseits zu<br />

nennen. Im August 2009 wurden die wichigsten<br />

Ergebnisse in 7 Vorträgen einer eigenständigen<br />

Session auf dem World Congress of Chemical<br />

Engineering in Montreal einem breiten, fachkundigen<br />

Publikum präsentiert. Eine Special<br />

Section in Computers and Chemical Engineering<br />

mit den schriftlichen Langfassungen der<br />

Arbeiten soll im nächsten Jahr erscheinen.<br />

Lehrstuhlausflug 2009<br />

Statt in allzu weite Ferne zu schweifen, wurden<br />

beim traditionsgemäßen Lehrstuhlausflug<br />

der AVT.PT diesmal in unmittelbarer Umgebung<br />

der Eifel vielfältige und lustige Momente<br />

erlebt. So bot die Besichtigung des Wasser-<br />

Info-Zentrums Heimbach spannende Einblicke<br />

in die Wasserwirtschaft der Rhein-Maas-Region<br />

und der hautnahe Eindruck in einem Kontrollgang<br />

unterhalb des Rursee-Staudamms bleibt<br />

sicherlich jedem Teilnehmer nachhaltig in Erinnerung.<br />

Als Kontrast dazu gab es dann einen<br />

kulturhistorischen Ausblick von Burg Vogelsang<br />

auf die bezaubernde Landschaft, die jüngere<br />

Geschichte und die zukünftige Entwicklung dieses<br />

Ortes im Nationalpark Eifel. Um von diesem<br />

Höhepunkt zum nächsten zu kommen, konnte<br />

danach im Kletterwald <strong>Aachen</strong> eigener Mut<br />

bewiesen und Muskelkraft eingesetzt werden,<br />

um der Schwerkraft zu trotzen. Nach viel Spiel,<br />

Spaß und Unterhaltung gewürzt mit Wissenswertem<br />

über die Region gab es im Anschluss<br />

ausgiebig Gelegenheit, die verbrauchten Ressourcen<br />

an einem Grillbuffet bei malerischem<br />

Sonnenuntergang mit Blick auf die belgische<br />

Grenze aufzufüllen.<br />

Weitere Ereignisse 2009<br />

Das Jahr 2009 war besonders durch die Vielzahl<br />

an Konferenzen charakterisiert, wobei die<br />

AVT.PT mit insgesamt 26 Mitarbeitern auf 13<br />

nationalen und internationalen Veranstaltungen<br />

vertreten war. Hervorzuheben ist hierbei<br />

die Process Systems Engineering Konferenz in<br />

Brasilien, auf der nicht nur Herr Harwardt und<br />

Herr Krämer für das beste Poster geehrt wurden,<br />

sondern Prof. Marquardt in einem äußerst<br />

positiv aufgenommenen Plenarvortrag ein breites<br />

Publikum der Systemverfahrenstechnik für<br />

die großen Herausforderungen und Chancen des<br />

bevorstehenden Rohstoffwandels sensibilisierte.<br />

Doch auch abseits der Forschung war das Jahr<br />

2009 in vielerlei Hinsicht sehr ereignisreich. Auf<br />

personeller Ebene ist hier insbesondere der von<br />

Prof. André Bardow angenommene Ruf an den<br />

Lehrstuhl für Technische Thermodynamik als<br />

Nachfolge zu Prof. Lucas hervorzuheben. Eine<br />

Entscheidung, die mit Sicherheit äußerst positiv<br />

zu zukünftigen gemeinsamen Forschungsvorhaben<br />

beiträgt. Auch Prof. Martin Mönnigmann,<br />

einer unserer Alumni, hat einen weiteren Karrieresprung<br />

gemacht: Er wechselte im Frühjahr<br />

von einer Juniorprofessur in Braunschweig<br />

auf eine W3-Professur „Regelungstechnik“ in<br />

Bochum. Beiden herzlichen Glückwunsch! Als<br />

weitere personelle Änderungen sind der Wechsel<br />

des Oberingenieurs von Sven Kossack auf<br />

Ralf Hannemann hervorzuheben genauso wie<br />

die Funktion von Prof. Marquardt als neuer<br />

Editor-in-Chief des Journal of Process Control.<br />

11 Prozesstechnik Rührkessel - Die AVT im Blick


Bei der AVT - Thermischen <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

werden verschiedene thermische Trennverfahren<br />

in der Forschung behandelt. Besondere Schwerpunkte<br />

liegen im Bereich der Flüssig-Flüssig-<br />

Verfahren wie der Extraktion und der Phasentrennung<br />

sowie der Rektifikation. Eine immer<br />

größer werdende Rolle spielen auch Themen, die<br />

sich mit der Nachhaltigkeit von Prozessen beschäftigen.<br />

Im Folgenden werden die Projektgruppen<br />

kurz vorgestellt.<br />

Tailor-Made Fuels from Biomass<br />

(TMFB)<br />

Entscheidend für den Einsatz ionischer Flüssigkeiten<br />

im Rahmen des Exzellenzclusters ”Tailor-<br />

Made Fuels from Biomass” bei der Auflösung<br />

der Biomasse ist, dass diese aufgrund des hohen<br />

Preises wiederverwendet werden und daher eine<br />

Abtrennung von Verunreinigungen aus den ionischen<br />

Flüssigkeiten notwendig ist. Hierfür bietet<br />

sich unter anderem die Extraktion an. Daher<br />

werden geeignete Extraktionsmittel für unterschiedliche<br />

Klassen von Verunreinigungen systematisch<br />

untersucht. Ionische Flüssigkeiten besitzen<br />

verglichen mit organischen Lösungsmitteln<br />

sehr hohe Viskositäten, was bei der Auslegung<br />

der Verfahren berücksichtigt werden muss.<br />

Mit dem ”Atomic Force Microscope” (AFM),<br />

siehe Abb. 7, das der <strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

seit diesem Jahr zur Verfügung steht,<br />

werden zudem Untersuchungen zur Wechselwirkung<br />

zweier Tropfen auch für hochviskose und<br />

durch Feststoffe verunreinigte Systeme durchgeführt.<br />

Die Ergebnisse der Untersuchungen am<br />

AFM bilden dann die Basis für die Auslegung<br />

technischer Abscheider bei der Extraktion der<br />

Verunreinigungen.<br />

Extraktion<br />

Die Extraktion bietet eine gute Möglichkeit,<br />

Komponenten effizient aus Gemischen abzutrennen.<br />

Sie ist im Vergleich zu anderen Verfahren<br />

aufgrund der milden Bedingungen potenziell<br />

kostengünstiger und bildet daher einen<br />

Schwerpunkt der Forschung des AVT.TVT. Ein<br />

Thermische <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

wesentlicher Fokus dieser Forschung ist die Erweiterung<br />

des Simulationsprogrammes ReDrop,<br />

ein Programm, das am AVT.TVT ursprünglich<br />

für die Auslegung von pulsierten Kolonnen entwickelt<br />

wurde. Ziel ist es, auch die Fluiddynamik<br />

und die Trennleistung gerührter Kolonnen<br />

vorherzusagen. Um ReDrop auch für die Reaktivextraktion<br />

nutzen zu können, wurde ReDrop<br />

zunächst erweitert und Kolonnenexperimente<br />

mit dem Testsystem Zink + D2EHPA zur Validierung<br />

durchgeführt. Da in Zukunft chemische<br />

Verbindungen zunehmend aus biobasierten Prozessen<br />

gewonnen werden und diese Systeme Viskositäten<br />

von mehreren 10mPas besitzen, ist die<br />

Auslegung von Kolonnen für hochviskose Systeme<br />

ebenfalls eine große Herausforderung. Zurzeit<br />

werden daher Untersuchungen zum Viskositätseinfluss<br />

in Einzeltropfenmesszellen durchgeführt.<br />

Abb.7: Atomic Force Microscope<br />

Dispersionstrennung<br />

Nach vielen verfahrenstechnischen Prozessen<br />

liegt ein Gemisch aus zwei flüssigen Phasen vor,<br />

bei dem die eine Phase in Form von Tropfen in<br />

der anderen Phase dispergiert ist. Ein weit verbreiteter<br />

Apparat zur Trennung dieser Dispersionen<br />

ist der Abscheider. Mit einfachen Laborversuchen<br />

und einem am Lehrstuhl entwickelten<br />

Programm können industrielle Abscheider<br />

zuverlässig ohne zusätzliche Technikumsversuche<br />

ausgelegt werden. Auch der Einfluss von<br />

Einbauten kann im Modell berücksichtigt wer-<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Thermische <strong>Verfahrenstechnik</strong> 12


den. Derzeit wird untersucht, wie die Ermittlung<br />

des Koaleszenzverhaltens durch standardisierte<br />

Laborversuche auf Extraktionskolonnen<br />

übertragen werden kann. Im Rahmen eines AIF-<br />

Projektes wird zudem der Einfluss fester Verunreinigungen,<br />

die zur Bildung von Mulm führen,<br />

untersucht und eine Heuristik zur Erkennung,<br />

Verminderung und Behandlung entwickelt.<br />

Molekulare Thermodynamik<br />

Die Beschreibung thermophysikalischer Stoffdaten<br />

ist die Basis für die Auslegung verfahrenstechnischer<br />

Prozesse. Deren experimentelle Bestimmung<br />

ist kosten- und zeitintensiv und zudem<br />

nicht immer einfach möglich. Die molekulare<br />

Modellierung und Simulation ist ein alternativer<br />

Ansatz, der sich durch eine hohe Vorhersagekraft<br />

auszeichnet. Die Forschung zur Molekularen<br />

Thermodynamik fokussiert sich auf<br />

drei Projekte. Im Rahmen des Exzellenzclusters<br />

TMFB werden molekularthermodynamische<br />

Methoden genutzt, um thermodynamische<br />

Eigenschaften von neuartigen Kraftstoffen und<br />

Zwischenkomponenten vorhersagen zu können.<br />

Da die bisherigen G E - Modelle für Verbindungen<br />

mit mehreren funktionellen Gruppen häufig<br />

nur ungenaue Ergebnisse liefern, wird ein G E -<br />

Modell entwickelt, das für die einzelnen Moleküle<br />

dreidimensionale Ladungsverteilungen berücksichtigt.<br />

Außerdem werden Trennverfahren<br />

im molekularen Maßstab simuliert (8).<br />

Abb.8: Methode zur molekularen Simulation<br />

von Trennverfahren<br />

HumTec-EET<br />

Der anstehende Rohstoffwandel, der Übergang<br />

von fossilen hin zu biogenen Rohstoffen, stellt<br />

zukünftig eine große Herausforderung gerade<br />

für die <strong>Verfahrenstechnik</strong> dar. Beim Übergang<br />

hin zu biobasierten Stoffen müssen verschiedene<br />

Faktoren berücksichtigt werden: Zum einen sind<br />

neue Syntheserouten für die Herstellung der Basischemikalien<br />

zu identifizieren, zum anderen ist<br />

die Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung<br />

zu prüfen.<br />

Um diese Aspekte quantitativ abzubilden, wird<br />

im Rahmen des HumTec-EET-Projektes (Human<br />

Technology Centre, Ethics for Energy<br />

Technology) durch die Exzellenzinitiative des<br />

Bundes und der Länder gefördert ein Modell<br />

entwickelt, das den Einfluss politischer Entscheidungen<br />

auf den globalen Ressourcenverbrauch,<br />

die globale Nahrungsmittelversorgung<br />

und das Klima abbildet. Dieses Modell soll<br />

interdisziplinär zusammen mit Elektrotechnikern<br />

und Philosophen entwickelt werden, wobei<br />

die Philosophen auf Basis des von den Ingenieuren<br />

erstellten Modells eine ethische Bewertung<br />

von zukünftigen Energieversorgungsszenarien<br />

durchführen.<br />

Modellbasierte Experimentelle Analyse<br />

Die Modellbasierte experimentelle Versuchsplanung<br />

(MEXA) ist nicht nur ein wichtiges Instrument,<br />

um die Anzahl der Experimente für<br />

die Bestimmung von unbekannten Modellparametern<br />

zu reduzieren, sondern kann auch eingesetzt<br />

werden, um konkurrierende Modelle zu<br />

diskriminieren. Auch hier werden wie bei der<br />

Parameterschätzung die experimentellen Fehler<br />

und die Sensitivitäten der Modellausgaben bezüglich<br />

ihrer Parameter berücksichtigt. Ein besonderes<br />

Anwendungsfeld bietet diese Methode<br />

bei der Phytoextraktion. Aufgrund der natürlichen<br />

Komplexität der Pflanzen ist eine Vielzahl<br />

von Modellen nötig, um das Verhalten bei<br />

der Verarbeitung wie z.B. der Extraktion zu<br />

beschreiben. Hier bietet MEXA die Möglichkeit,<br />

die Versuche mit dem besten Modell bei<br />

optimalen Bedingungen zu planen und durchzuführen.<br />

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für<br />

MEXA aus dem Bereich der Reaktivextraktion<br />

ist die Wahl der Geometrie einer modifizierten<br />

Nitsch-Messzelle, die für die Bestimmung von<br />

Kinetikparametern verwendet wird. Mit MEXA<br />

konnte die Zelle so optimiert werden, dass Messungen<br />

10-fach effizienter möglich sind.<br />

13 Thermische <strong>Verfahrenstechnik</strong> Rührkessel - Die AVT im Blick


Lehre<br />

In diesem Jahr bot die AVT neben der regelmäßigen<br />

Lehre eine Vielzahl interessanter Veranstaltungen<br />

an, die nicht nur für Studenten sondern<br />

auch für den zukünftigen Nachwuchs ideale<br />

Einblicke in die <strong>Verfahrenstechnik</strong> ermöglichten.<br />

Messtechnische Labore<br />

Im Wintersemester 2008/09 fand erstmals das<br />

Messtechnische Labor (MTL) statt, welches<br />

die ehemaligen physikalisch-technischen Laborübungen<br />

(PTL) ersetzt. Zahlreiche Studenten<br />

erhielten während den zweimal wöchentlich<br />

stattfindenden Veranstaltungen der AVT<br />

Einsicht in die faszinierende Welt der <strong>Verfahrenstechnik</strong>.<br />

Während bei der AVT.MVT die<br />

rheologischen Eigenschaften realer Fluide untersucht<br />

werden konnten, bot die AVT.BioVT<br />

Einblicke in die Grundlagen der potentiometrischen<br />

und optischen pH-Wert-Messung. Die Interaktion<br />

von Theorie und Praxis konnten die<br />

Studierenden bei der AVT.TVT erleben, wo<br />

sie auf Basis eigens ermittelter Dampf-Flüssig-<br />

Gleichgewichte eine Apparatedimensionierung<br />

für die Rektifikation vornehmen konnten. Insgesamt<br />

konnte den Studenten somit eine gute Mischung<br />

spannender verfahrenstechnischer Aufgabenstellungen<br />

nähergebracht werden. (Jochen<br />

Herr, Artur Pereira Neto, David Ullisch)<br />

Schüleruni 2009<br />

Warum 16 Schülerinnen und Schüler der Oberstufe<br />

ihren Urlaub lieber in den schattigen<br />

Gebäuden der <strong>RWTH</strong> <strong>Aachen</strong> verbringen als<br />

im Freibad? Mit Klimawandel hat das nichts<br />

zu tun – zumindest fast nichts. Denn in diesem<br />

Jahr fand zum ersten Mal die Veranstaltung<br />

„Schüler-Universität“ statt, die Schülerinnen<br />

und Schülern der Oberstufe einen Einblick<br />

in die vielfältigen Arbeitsfelder des Ingenieurs<br />

bot. Die Teilnehmer hatten die Möglichkeit,<br />

aus 11 verschiedenen MINT-Fächern (Mathematik,<br />

Informatik, Naturwissenschaften, Technik)<br />

eines auszuwählen und dieses in der Woche<br />

vom 10. bis 14. August genauer unter die Lupe<br />

zu nehmen. Auch die AVT hat sich an dieser<br />

Veranstaltung beteiligt. Nach einer allgemei-<br />

nen Einführung in das Aufgabenfeld des Verfahrensingenieurs<br />

wurden die verschiedenen Bereiche<br />

der AVT durchlaufen. Dabei haben die<br />

16 Schüler unter anderem mit Laborversuchen<br />

die Zuckergewinnung nachvollzogen, die heutige<br />

Bedeutung von Enzymen und Mikroorganismen<br />

in der Produktion von Alltagsgütern erfahren<br />

und mit Hilfe eines professionellen Simulators<br />

am Computer Teile einer Chemieanlage selbst<br />

entworfen. Obwohl die Schüleruni dieses Jahr<br />

ihre Premiere feierte, wurden Organisation und<br />

Betreuung im höchsten Maße von den Teilnehmern<br />

gelobt. Ganz klar sind wir deshalb nächstes<br />

Jahr wieder dabei!(Kathrin Ronzheimer)<br />

Schnupperstudium<br />

„Dinge, die das Leben versüßen“ – so lautete<br />

das Motto des CVT/PT-Workshops zum diesjährigen<br />

Schnupperstudium am 20. Januar. Um<br />

was es sich drehte, war schnell klar: Zucker.<br />

So machten sich fünf Schülerinnen der hiesigen<br />

Gymnasien unter fachkundiger Anleitung<br />

von AVT.CVT- und AVT.PT-Mitarbeiterinnen<br />

daran, den Herstellungsprozess von Zucker aus<br />

Zuckerrüben durchzuführen. Dass dafür jede<br />

Menge <strong>Verfahrenstechnik</strong> nötig ist, wurde dann<br />

sehr bald deutlich. Insgesamt hatten alle miteinander<br />

sehr viel Spaß bei der Zuckerherstellung.<br />

Im nächstjährigen Workshop hoffen wir, wieder<br />

viele Schülerinnen für die <strong>Verfahrenstechnik</strong> begeistern<br />

zu können. (Kathrin Frankl)<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Lehre 14


SimTech-Vorlesung<br />

Die AVT.PT hat im vergangenen Sommersemester<br />

gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Computergestützte<br />

Analyse Technischer Systeme<br />

die Veranstaltung Simulationstechnik durchgeführt.<br />

Simulationstechnik ist eine Pflichtvorlesung<br />

im 4. Semester des Bachelorstudiengangs<br />

Maschinenbau. 596 Studierende haben an der<br />

Vorlesung und 405 an der Prüfung teilgenommen,<br />

wovon 366 erfolgreich waren. Die Premiere<br />

für die AVT, eine derart große Veranstaltung<br />

durchzuführen, war somit ein voller Erfolg.<br />

(Ralf Hannemann)<br />

Hauptstudieneinführung<br />

Wie in den Vorjahren wurde in einer Hauptstudieneinführung<br />

im Juni für eine Vertiefung<br />

des Studiums im Bereich <strong>Verfahrenstechnik</strong> geworben.<br />

Prof. Pfennig erklärte in einem Vortrag<br />

etwa 600 angehenden Ingenieuren sowohl<br />

die Struktur eines Studiums in diesem Fachbereich,<br />

machte aber auch auf die vielfältigen Anwendungen<br />

und natürlich auch Karrierechancen<br />

in der <strong>Verfahrenstechnik</strong> aufmerksam. Abgerundet<br />

wurde die Veranstaltung von einer Gesangseinlage<br />

der VT5, die bei den Studenten auf<br />

große Begeisterung stieß. Im Anschluss hatten<br />

die Studenten bei Bier und Brezeln die Möglichkeit,<br />

sich anhand verschiedener Exponate und<br />

in persönlichen Gesprächen mit Professoren und<br />

Assistenten über die <strong>Verfahrenstechnik</strong> schlau<br />

zu machen. Am folgenden Tag wurden Institutsführungen<br />

angeboten, die mit etwa 150 Teilnehmern<br />

gut besucht waren. (Axel Moll)<br />

Girl‘s Day<br />

Auch in diesem Jahr fand der seit 2001 jährlich<br />

angebotene Girl’s Day statt, der Mädchen<br />

im Alter zwischen 10 und 16 Jahren die Gelegenheit<br />

gibt, mehr über die Arbeitswelt im<br />

Allgemeinen, aber auch über eher unbekannte<br />

Themenbereiche zu erfahren. Die AVT beteiligte<br />

sich an dieser Aktion am 23. April mit allen<br />

Lehrstühlen, wobei die Veranstaltung unter<br />

das Motto „Wasser – Elexier des Lebens“ gestellt<br />

wurde. Die Teilnehmerinnen konnten hierbei die<br />

Trinkwassergewinnung aus Meerwasser, die Abwasseraufbereitung<br />

und den Einsatz von Wasser<br />

in verfahrenstechnischen Prozessen in anschaulichen<br />

Experimenten direkt nachvollziehen und<br />

somit <strong>Verfahrenstechnik</strong> hautnah erleben. (Nicole<br />

Kopriwa)<br />

Messe, Konferenzen, Workshops<br />

Veranstaltungen 2009<br />

Auch im Jahr 2009 war die AVT auf einer Vielzahl<br />

verschiedener Veranstaltungen vertreten,<br />

um einerseits die eigene Forschung vorzustellen<br />

aber auch um Foren zur Diskussion aktueller<br />

Entwicklungen zu bieten.<br />

Achema 2009<br />

Als vom 11. bis zum 15. Mai dieses Jahres die<br />

ACHEMA als weltgrößte Messe für chemische<br />

Technik, Umweltschutz und Biotechnologie ihre<br />

Tore öffnete, nutzte die AVT diese Möglichkeit,<br />

ihren Stand mit neuem, einheitlichen<br />

Look und Namen dem internationalen Fachpublikum<br />

vorzustellen. So wurde der Messestand<br />

erstmalig durch ein eigenes, lehrstuhlübergreifendes<br />

Projekt-Team entworfen und organisiert.<br />

Im Mittelpunkt des Messeauftritts stand unsere<br />

Forschungsarbeit im Excellenz-Cluster „Tailor-<br />

Made Fuels from Biomass“. Das Herzstück der<br />

Ausstellung bildete ein Lego-Exponat, das die<br />

Idee des TMFB-Prozesses eindrucksvoll veranschaulichte<br />

und als wahrer Blickfang wirkte. So<br />

garantierte es regen Zulauf und war oft der Einstieg<br />

ins Gespräch, das an den weiteren Exponaten<br />

vertieft werden konnte.<br />

Eines regen Besuches erfreute sich auch die<br />

Schüler- und Studenten-Ecke, die Informationen<br />

über die <strong>Verfahrenstechnik</strong> im Allgemeinen<br />

15 Messe, Konferenzen, Workshops Rührkessel - Die AVT im Blick


und die AVT im Besonderen bot. Daneben war<br />

der Stand auch eine Anlaufstelle für so manchen<br />

Ehemaligen und Bekannten. Nicht selten<br />

wurden fachliche Gespräche abends im privaten<br />

Rahmen fortgeführt, womit sich das Hauptziel<br />

eines Messe-Standes, nämlich das In-Kontakt-<br />

Kommen und In-Kontakt-Bleiben wohl bestens<br />

erfüllt haben dürfte.<br />

Damit auf ein Wiedersehen bei der nächsten<br />

ACHEMA am 18.-22.06.2012! (Cornelia Baehr)<br />

ChemCar 2009<br />

Der ChemCar-Wettbewerb wurde in diesem<br />

Jahr zum vierten Mal ausgetragen und fand<br />

im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung statt.<br />

Ein Team einer polnischen Universität und sieben<br />

Teams deutscher Universitäten traten in<br />

Mannheim an, um den Gewinner des begehrten<br />

ChemCar-Pokals sowie des Preisgeldes von<br />

2000e zu ermitteln. Das AVT-Team „sPRIN-<br />

TEr“ belegte in einem spannenden Wettbewerb<br />

den dritten Platz und konnte sich ein<br />

Preisgeld von 500e sichern. Für den Antrieb<br />

des ChemCars wurden Backpulver und Zitronensäure<br />

verwendet. Auch im nächsten Jahr<br />

wird ein Team der AVT ein Konzept einreichen,<br />

um anschließend am Wettbewerb auf der<br />

ProcessNet-Jahrestagung in <strong>Aachen</strong> teilzunehmen.<br />

(Marco Scholz)<br />

Exkursionen<br />

In diesem Jahr hatten die Studierenden der<br />

<strong>RWTH</strong> wieder die Gelegenheit, an verschiedenen<br />

Exkursionen der AVT teilzunehmen. Somit<br />

konnten die Studierende neben dem Studienalltag<br />

auch einen Einblick in die <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

in großen Chemieanlagen bekommen. Insgesamt<br />

wurden drei Exkursionen zu den Firmen BASF,<br />

Heidelberg Zement und Cargill angeboten. Die<br />

Exkursion zur Firma Cargill am 04.06.09 bot<br />

den 15 mitgereisten Studenten eine gute Möglichkeit,<br />

in das weite Feld der Mais- und Stärkeverfahrenstechnik<br />

Einblick zu bekommen. Cargill<br />

stellt aus dem Rohstoff Stärke unter anderem<br />

über einen zweistufigen Fermentationsprozess<br />

eine Vielzahl von Verzuckerungsprodukten<br />

her, die dann in der Lebensmittel-, Futter-,<br />

Chemie- und Pharmaindustrie eingesetzt werden.<br />

Unter der Führung der AVT.PT ging es für 26<br />

Studenten am 3. und 4. Juni zur BASF nach<br />

Ludwigshafen, um die größte Chemiefirma der<br />

Welt genauer kennenzulernen. Nach Fachvorträgen,<br />

Informationen zu Berufseinstieg und Karriere<br />

sowie einer Werksführung endete das Programm<br />

mit aufschlussreichen Gesprächen in der<br />

Kellerei der BASF bei Wein und Schnittchen.<br />

(Philip Engel, David Elixmann)<br />

Keio Summer School<br />

Im August konnte die AVT wieder 20 japanische<br />

Studierende im Rahmen der diesjährigen<br />

Keio Summer School begrüßen. Um den japanischen<br />

Gästen einen tiefer gehenden Einblick in<br />

die Arbeit der AVT.CVT zu ermöglichen, wurde<br />

mit ihnen ein Versuch zur Gewinnung von<br />

Zuckerextrakt vorgenommen.<br />

In der AVT.BioVT wurde ein Versuch zur Produktion<br />

eines fluoreszierenden Proteins mit Mikroorganismen<br />

durchgeführt, wobei ein kleiner<br />

Wettstreit um das beste Resultat das Experiment<br />

deutlich spannender gestaltete. Beim anschließenden<br />

BBQ fand der Abend einen gemütlichen<br />

Ausgang. (Martin Kunze, Diana Marquardt)<br />

Pro3-Seminar<br />

Am 10. November 2009 fand ein von der AVT<br />

und dem Kompetenznetzwerk Pro3 gemeinsam<br />

organisiertes Seminar zum Thema „Verfahrenstechnische<br />

Aspekte bei der Nutzung nachwachsender<br />

Rohstoffe“ statt. Zu Beginn der<br />

Veranstaltung stellte der Vorstandsvorsitzende<br />

von Pro3, Prof. Dr. Martin Strohrmann<br />

(BASF), die Strukturen und Zielsetzungen des<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Messe, Konferenzen, Workshops 16


im Jahr 2000 gegründeten Vereins vor: Stärkung<br />

der <strong>Verfahrenstechnik</strong> in Deutschland, engere<br />

Verzahnung von Industrie und Forschung<br />

sowie Nachwuchssicherung. Der AVT, die dem<br />

Kompetenznetzwerk im Jahr 2008 beitrat, bot<br />

sich im Anschluss durch Vorträge der fünf<br />

AVT-Professoren die Gelegenheit, ihre Aktivitäten<br />

im Bereich nachwachsender Rohstoffe einer<br />

breiten Front industrieller Teilnehmer vorzustellen.<br />

Ein Vortrag des zukünftigen AVT-<br />

Mitglieds Professor Dr. M. Wessling sowie weitere<br />

Beiträge aus Industrie und Forschung als<br />

auch vertiefende Gespräche bei Mittagessen,<br />

Bier und Brezeln rundeten die sehr gelungene<br />

Veranstaltung ab. (Manuel Hechinger)<br />

8. AACHENER TAGUNG Wasser und<br />

Membranen<br />

Die diesjährige AACHENER TAGUNG Wasser<br />

und Membranen (AWM), die bereits zum achten<br />

Mal vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft<br />

(ISA) und der <strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

im Eurogress <strong>Aachen</strong> veranstaltet wurde,<br />

war auch dieses Jahr mit 510 Teilnehmern aus<br />

etwa 20 verschiedenen Ländern ein voller Erfolg.<br />

Vertreter aus der Forschung, Industrie, Kommunen<br />

und Ingenieurbüros haben zu einem ausgewogenen<br />

Programm beigetragen, das durch<br />

eine umfangreiche Poster- und Fachausstellung<br />

begleitet wurde. Viele neue Entwicklungen und<br />

Erfahrungen aus bestehenden Pilot- und Großanlagen<br />

zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung<br />

mit Membranen wurden vorgestellt<br />

und diskutiert. Die steigende Zahl internationaler<br />

Teilnehmer sowie englischer Vorträge zeigt,<br />

dass die AACHENER TAGUNG Wasser und<br />

Membranen zu einer über die Grenzen der<br />

deutschsprachigen Länder hinaus bedeutenden<br />

Veranstaltung geworden ist. Wir freuen uns daher<br />

besonders, dass die gemeinsame Bewerbung<br />

der AVT und des ISA um die Ausrichtung der<br />

nächsten IWA Membrane Technology Conference<br />

im Jahr 2011 Erfolg hatte. 2011 wird diese<br />

inhaltlich die AACHENER TAGUNG Wasser<br />

und Membranen ersetzen und <strong>Aachen</strong> als internationalen<br />

Ausrichtungsort für eine Tagungsreihe<br />

zum Thema Membranen in der Wasseraufbereitung<br />

und Abwasserbehandlung weiter<br />

etablieren. (Claudia Niewersch, Katharina Tarnacki)<br />

Soziales<br />

Neben den gemeinsamen Aktivitäten im Bereich<br />

der Forschung und Lehre fanden in der<br />

AVT auch dieses Jahr wieder mehrere angenehme,<br />

außerfachliche Veranstaltungen statt.<br />

Lousberglauf 2009<br />

Bereits die alljährliche Pastaparty am Vorabend<br />

des 20. Lousberglaufes kündigte ein historisches<br />

Ereignis an. Gemessen an der Teilnehmerzahl<br />

der letzten Jahre kamen deutlich mehr Läuferinnen<br />

und Läufer zu dieser sowohl gemütlichen<br />

als auch von sportlichem Ergeiz geprägten Veranstaltung.<br />

Wenig verwunderlich war es daher,<br />

dass am darauffolgenden Tag die „<strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong>“<br />

mit 73 von 1854 Startern erstmals<br />

die größte Mannschaft des Laufes stellte.<br />

Stärkste Verfolger waren die Teams „Alumni<br />

pro<strong>RWTH</strong>“ mit 67 und die „tecis AG“ mit<br />

47 Läufern. Die interne AVT-Wertung konnte<br />

bei teils widrigen äußeren Bedingungen Franz<br />

Brunner (22:05.6) für sich entscheiden, während<br />

in der Damenwertung Anna Besler (26:28.7) die<br />

schnellste war. Als schnellster Assistent passierte<br />

in diesem Jahr Sven Hansen von der BioVT<br />

mit einer Zeit von 22:41.2 die Ziellinie. Der spezielle<br />

Dank des gesamten Teams geht an dieser<br />

Stelle an unsere Sponsoren Lanxess und RWE,<br />

ohne deren Engagement eine angemessene Ausstattung<br />

aller Läufer mit einheitlichen Mottoshirts<br />

nicht realisierbar gewesen wäre.<br />

(Sebastian Koester)<br />

Wandertag im niederländischen<br />

Hochgebirge<br />

Bei strahlendem Sonnenschein ging es am<br />

26.06.2009 ins holländische Heuvelland, um ei-<br />

17 Soziales Rührkessel - Die AVT im Blick


ne ca. 10km lange Wanderstrecke entlang des<br />

Flusses Göhl zu absolvieren. Nach einer ersten<br />

Etappe über verschlungene Wege und grüne<br />

Wiesen wurde eine Rast im Rozenhof eingelegt.<br />

Die Pause wurde zum Auffüllen der Kraftreserven<br />

und zum Austausch von AVT-internen<br />

Neuigkeiten genutzt. Auf der zweiten Etappe<br />

ging es durch einen angenehm schattigen Wald,<br />

wodurch den Gefahren des Hinweges – brennende<br />

Sonne am Himmel, Kühe und Kuhfladen<br />

auf den Wiesen – geschickt ausgewichen werden<br />

konnte. Bei dem einen oder anderen wohlverdienten<br />

Kaltgetränk ließ man den schönen Tag<br />

in der Pontstraße in <strong>Aachen</strong> gemütlich ausklingen.<br />

(Matthias Johannink)<br />

Geplante Veranstaltungen<br />

Und so geht es 2010 weiter: Folgende Veranstaltungen<br />

sind für das kommende Jahr bereits<br />

geplant.<br />

Symposium 2010<br />

Das 7. Symposium „Informationstechnologie für<br />

Entwicklung und Produktion in der <strong>Verfahrenstechnik</strong>“<br />

findet am 25. und 26. März in <strong>Aachen</strong><br />

statt. Mit Vorträgen, Diskussionsrunden,<br />

Postervorstellungen und Softwaredemonstrationen<br />

sowie einer begleitenden Ausstellung bietet<br />

die Veranstaltung ein Forum für den deutschlandweiten<br />

Erfahrungsaustausch zwischen industriellen<br />

Anwendern, Hochschulen und Softwareanbietern.<br />

Dabei sollen aktuelle Anforderungen<br />

und Problemstellungen aus der industriellen<br />

Praxis formuliert werden. Diesen Bedürfnissen<br />

werden Konzepte sowie Lösungen der<br />

Hochschulen und Softwarehersteller gegenübergestellt.<br />

(Andreas Wiesner)<br />

Hochschulkurs Membranprozesse<br />

Zwischen dem 26. und 28. Mai 2010 findet der<br />

alle 2 Jahre angebotene Hochschulkurs „Membranprozesse“<br />

statt. Dieser Kurs richtet sich an<br />

alle, die noch keine Erfahrung mit Membrananwendungen<br />

haben oder die ihre vorwiegend<br />

praktischen Erfahrungen durch ein physikalisches<br />

Grundlagenverständnis erweitern möchten.<br />

Der Kurs beinhaltet eine Vortragsreihe basierend<br />

auf dem Buch: „Membranverfahren“ von<br />

T. Melin, eine Besichtigung der Versuchshallen<br />

der AVT.CVT & AVT.MVT, eine Einführung<br />

in die rechnergestützte Auslegung einer<br />

Umkehr-Osmose-Anlage und ein Rahmenprogramm<br />

inklusive Stadtführung sowie gemeinsamem<br />

Abendessen. (Christian Abels)<br />

ReDrop Workshop<br />

Im Juni 2010 wird erneut der jährlich angebotene<br />

ReDrop-Workshop stattfinden. „Re-<br />

Drop“ ist ein von der AVT.TVT entwickeltes<br />

Simulationsprogramm für Flüssig-Flüssig-<br />

Extraktionskolonnen, das eine begrenzte Anzahl<br />

diskreter Tropfen auf ihrem Weg durch eine<br />

Gegenstromkolonne verfolgt. Der Workshop<br />

richtet sich sowohl an Einsteiger als auch Fortgeschrittene,<br />

um sie mit der Bedienung von Labormesszellen<br />

und dem Simulationsprogramm<br />

vertraut zu machen. Die in den realen Anlagen<br />

vorkommenden Phänomene wie Tropfensedimentation,<br />

-spaltung, -koaleszenz und Stofftransport<br />

werden hierbei durch Modelle mit<br />

stoffsystemspezifischen Parametern abgebildet.<br />

ReDrop ist bereits erfolgreich für verschiedene<br />

Stoffsysteme und Kolonnentypen validiert worden.<br />

Im Rahmen einer offenen Diskussion ist es auch<br />

möglich, Anregungen von den ReDrop-Nutzern<br />

zu erlangen sowie gemeinsame Aktivitäten zwischen<br />

der AVT.TVT und der Industrie für die<br />

Zukunft zu planen. (Florian Buchbender)<br />

<strong><strong>Aachen</strong>er</strong> Membran Kolloquium<br />

In der Zeit vom 27. bis 28. Oktober 2010 findet<br />

das 13. <strong><strong>Aachen</strong>er</strong> Membrankolloquium (AMK)<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Geplante Veranstaltungen 18


in den Tagungsräumen des Eurogress statt.<br />

Organisator dieser internationalen Konferenz<br />

für industrielle Mebrananwendungen ist die<br />

AVT.CVT. Vertreter namenhafter Membranhersteller,<br />

Forschungseinrichtungen und technische<br />

Anwender gleichermaßen präsentieren in<br />

einer Vielzahl sorgfältig ausgewählter Vorträge<br />

neueste Entwicklungen aus dem Bereich<br />

der Membrantechnik. Themen aus dem Bereich<br />

der Wasseraufbereitung, der Gastrennung und<br />

Energiewandlung werden dabei ebenso diskutiert<br />

wie Einsatzmöglichkeiten von Membranen<br />

in der Lebensmittelindustrie oder bei der Rückgewinnung<br />

sogenannter Schlüsselkomponenten.<br />

Im Unterschied zu vielen anderen Konferenzen<br />

versteht sich das AMK als internationale Platt-<br />

form für einen interdisziplinären Erfahrungsaustausch<br />

zwischen den Teilnehmern. Wie Hartmut<br />

Brüschke, ehemaliger Mitarbeiter der Firma<br />

Sulzer Chemtech, es im Anschluss an das 12.<br />

AMK formulierte, sei das AMK nach wie vor<br />

das wohl wichtigste Treffen, um sich über neue<br />

Entwicklungen und Tendenzen sowie den Stand<br />

der Membrantechnik zu informieren. Auch das<br />

13. AMK wird von einer Firmenausstellung begleitet.<br />

Für die Besucher bietet sich die Gelegenheit,<br />

Informationen über Geschäftsfelder<br />

und Produktportfolios führender Unternehmen<br />

einzuholen und im Rahmen eines Brokerage-<br />

Events nach geeigneten Kooperationspartnern<br />

für zukünftige Projekte Ausschau zu halten.<br />

(Sebastian Koester)<br />

19 Geplante Veranstaltungen Rührkessel - Die AVT im Blick


Ehemaligenbericht<br />

Interview mit Dr. Alexander Struck<br />

Als Ehemaliger, der über die Zeit nach<br />

seiner Promotion berichtet, konnten wir<br />

in diesem Jahr Herrn Dr. Alexander<br />

Struck gewinnen, der am früheren Institut<br />

für chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong> bei<br />

Herrn Prof. Melin promovierte. Wir haben<br />

Herrn Dr. Struck im Rahmen eines<br />

Interviews befragt.<br />

Hallo Herr Dr. Struck. Vielen Dank dass<br />

Sie sich die Zeit nehmen als Ehemaliger<br />

des IVT über Ihre Zeit nach der Promotion<br />

zu berichten.<br />

Nach meiner Promotion habe ich 1997 in der damaligen<br />

Shell Raffinerie in Köln-Godorf in der<br />

Produktionsplanung angefangen. Das umfasste<br />

die Optimierung der Benzin- und Dieselherstellung,<br />

die Vorgabe von Anlageneinstellungen, die<br />

Auswahl von Rohölen und die ökonomische Bewertung<br />

von Neu-/Umbau-Projekten. Begünstigt<br />

durch einige Umorganisationen im Konzern<br />

wurde ich nach einigen Jahren Abteilungsleiter<br />

und damit verantwortlich für die wirtschaftliche<br />

Optimierung der Raffinerie. Anschließend übernahm<br />

ich für 2 1/2 Jahre die Verantwortung für<br />

einen operativen Betriebsbereich innerhalb der<br />

Raffinerie. Danach war ich „Change Manager“<br />

im Rahmen des Zusammenschlusses der ehemaligen<br />

Shell und DEA Raffinerien in Godorf und<br />

Wesseling zur Rheinland Raffinerie – weg von<br />

jeglichen technischen Aufgaben und fokussiert<br />

auf organisatorische und sogenannte „weiche“<br />

Themen. Die nächste Station führte mich dann<br />

nach London, wo ich in einer Stabsfunktion die<br />

Strategie für die europäischen Raffinerien der<br />

Shell mitentwickelt habe. Hier ging es sowohl<br />

um wirtschaftliche Bewertungen und Portfolio-<br />

Aktivitäten (die Shell hat in 2008 3 französische<br />

Raffinerien verkauft) als auch um Investitionen<br />

für neue Kraftstoffanforderungen und<br />

Umweltauflagen. Seit Mitte 2008 bin ich jetzt<br />

als Produktionsleiter zurück im Rheinland, wo<br />

wir mit ca. 750 Mitarbeitern im Produktionsbereich<br />

die größte deutsche Raffinerie betreiben.<br />

Wie war Ihr Übergang vom Institut zur<br />

Industrie? Mit welchen neuen Herausforderungen<br />

wurden Sie konfrontiert?<br />

Meine Aufgaben in den ersten Jahren waren von<br />

Anfang an sehr vielfältig und vor allem auch<br />

verantwortungsvoll mit relativ großem Freiheitsgrad<br />

– was ich anfangs sehr erstaunlich und<br />

auch ein bisschen erschreckend bzw. respekteinflößend<br />

fand, aber dann auch sehr reizvoll. Das<br />

hat mich von Anfang an sehr motiviert und<br />

trägt dazu bei, dass mir auch heute die Arbeit<br />

bei Shell (meistens) (lacht) noch Freude macht.<br />

Sie sind Produktionsleiter einer großen<br />

Raffinerie. Welche Fähigkeiten, die Sie<br />

während Ihrer Assistentenzeit erworben<br />

haben, wollen Sie hierfür nicht mehr<br />

missen? Was hat gefehlt?<br />

Schon im Institut für chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

war meine Arbeit nicht nur auf ein einziges<br />

Thema konzentriert, sondern hatte viele<br />

unterschiedliche inhaltliche als auch organisatorische<br />

Facetten. Die Organisation des Themas<br />

mit Hilfe diverser Studien- und Diplomarbeiten,<br />

die Beantragung von Drittmitteln, die Beratungen<br />

für akute industrielle Probleme, Vorträge<br />

und Vorlesungen, die Organisation eines<br />

Kongresses sind alles Dinge, die einen auf die<br />

Herausforderungen in der Industrie vorbereiten.<br />

Da ich mich auch während der Institutszeit immer<br />

schon gut ausgelastet gefühlt habe, habe<br />

ich allerdings nicht wirklich geahnt (oder zumindest<br />

nicht geglaubt), dass sich die Anzahl<br />

der parallelen Aktivitäten und der Termindruck<br />

mit der Zeit immer noch vervielfältigt. Es kann<br />

natürlich auch sein, dass dies nur ein subjektives<br />

Gefühl ist, da mit dem Älterwerden die Kapazität<br />

auch langsam abnimmt... Generell muß<br />

ich rückblickend sagen, dass Studium und Promotionszeit<br />

viel zu wenig strukturiert auf Führungsaufgaben<br />

vorbereiten, die sehr wenig mit<br />

den technischen Fähigkeiten zu tun haben. Hier<br />

ist man doch sehr auf eigenes Ausprobieren angewiesen,<br />

während man sieht, dass im internationalen<br />

Vergleich andere Absolventen hier sehr<br />

viel besser ausgebildet und vorbereitet sind. Es<br />

gibt hier auch im Rahmen der firmeninternen<br />

Weiterbildung viele Ansätze, von denen man<br />

m.E. auch einiges mehr an der Universität unterbringen<br />

könnte.<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Ehemaligenbericht 20


Was für Chancen haben speziell promovierte<br />

Ingenieure in Ihrem Unternehmen<br />

– auch im Vergleich zu Naturwissenschaftlern<br />

– und was wird an Ihnen geschätzt?<br />

Promovierte Ingenieure – insbesondere aus <strong>Aachen</strong><br />

(lacht) – haben sicher die besten Chancen<br />

in einem technisch orientierten Unternehmen<br />

wie Shell. Unter anderem deshalb hat Shell<br />

auch ein „Campus Ambassador“ Programm aufgelegt,<br />

um frühzeitig Kontakt zu entsprechenden<br />

Absolventen herzustellen und gegenseitiges<br />

Interesse auszuloten. Eine Promotion – insbesondere<br />

an einem ingenieurwissenschaftlichen<br />

Institut – ist wie schon erwähnt eine exzellente<br />

Vorbereitung auf das Berufsleben. Man soll allerdings<br />

nicht hinwegreden, dass Studium und<br />

Promotion nicht zu lange dauern dürfen, da<br />

doch auch in der Industrie noch eine erhebliche<br />

Lernkurve zu nehmen ist, mit der man nicht zu<br />

spät beginnen sollte. Aber es ist keine Frage,<br />

dass die während der Promotionszeit gewonnenen<br />

Erfahrungen und Reife ein wertvolles Gut<br />

auch beim Einstieg in die Industrie sind.<br />

An wen oder was während ihrer Zeit als<br />

Assistent denken Sie am liebsten zurück?<br />

Ich denke schon öfter mal an Kollegen, die<br />

Arbeits-Atmosphäre am Institut und an <strong>Aachen</strong>,<br />

die Stadt in der man alles mit dem Fahrrad<br />

oder zu Fuß machen kann! Schon manchmal<br />

habe ich mir überlegt, wie ich eine ähnlich freie<br />

und lockere aber doch produktive Atmosphäre<br />

in meinem Arbeitsumfeld schaffen könnte. Und<br />

Arbeitstage, die mit Fußballfrühstück beginnen<br />

und mit Glühwein auf dem Katschhof enden.<br />

Haben Sie schon mal überlegt wieder zurück<br />

an die Uni zu wechseln? Was würde<br />

Sie daran reizen oder abschrecken (Fußball<br />

Mittwoch morgens?)?<br />

In dieser Frage schlagen zwei Herzen in meiner<br />

Brust. Auf der einen Seite würde ich gerne<br />

mal wieder bei einigen Themen mehr in die<br />

Tiefe gehen und wirklich etwas Neues z.B. im<br />

Energiebereich voranbringen. Andererseits erlebe<br />

ich auch innerhalb meiner Tätigkeit, dass<br />

viele wissenschaftliche Ansätze über Jahre und<br />

Jahrzehnte sich in einer Ecke festrennen und<br />

nicht weiterkommen, oft weil die wirtschaftlichen<br />

und gesamtgesellschaftlichen Rahmenbedingungen<br />

außer Acht gelassen werden. Die<br />

richtigen und effektiven Ansätze und Wege müssen<br />

meines Erachtens in enger Abstimmung zwischen<br />

Politik, Hochschulen und Industrie gefunden<br />

werden, deshalb denke ich, dass ich meinen<br />

Beitrag auch weiterhin sehr gut in einer Firma<br />

wie Shell leisten kann, vielleicht in einer zukünftigen<br />

Rolle mit engerer Schnittstelle zu Hochschule<br />

oder Politik.<br />

Der Fußball am Mittwoch morgen allerdings<br />

würde mich auf jeden Fall reizen, da ich im<br />

Moment stattdessen schon am Schreibtisch sitze<br />

und mir die Ereignisse des letzten Tages anschaue...<br />

21 Ehemaligenbericht Rührkessel - Die AVT im Blick


Personal<br />

Promovenden<br />

Die AVT beglückwünscht alle Promovierten ganz herzlich<br />

und freut sich, dass sie ihr Ziel erreicht haben!<br />

Mehmet Altunok (Cognis) Johannes Gerhard (Evonik)<br />

Volker Gehrke (Volkswagen) Jens Hoppe (Lanxess)<br />

Olaf Kahrs (BASF) Chen Ning Koh (Lanxess)<br />

Ernesto Kriesten (Roland Berger) Carsten Matthias (EADS)<br />

Jan Morbach (BTS) Michael Schleger (Sabic)<br />

Thomas Westermann (BTS) Michael Zavrel (Süd-Chemie)<br />

Preise<br />

Prof. Matthias Wessling Alexander von Humboldt-Professur<br />

André Bardow Arnold-Eucken-Preis für seine grundlegenden<br />

Arbeiten zur Modellierung<br />

nichtlinearer irreversibler thermodynamischer<br />

Prozesse<br />

Jan Busch Gertraude-Holste-Preis für seine herausragende<br />

Dissertation<br />

Franz Beggel Erster Preis für bestes Poster - Zdenek<br />

Burianec Memorial Award (PRES09)<br />

Steffen Bütehorn Preis für besten Vortrag auf der dies-<br />

Andreas Harwardt &<br />

Korbinian Krämer<br />

jährigen Euromembrane<br />

Poster Award bei 10 th International<br />

Symposium on Process Systems Engineering<br />

(PSE 2009)<br />

Tjalf Hoffmann Bundesbester Auszubildender im Bereich<br />

„Mathematisch Technischer Assistent“<br />

Helene Wulfhorst Posterpreis der DECHEMA Jahrestagung<br />

der Biotechnologen<br />

Die AVT gratuliert allen Preisträgern und<br />

Promovierten!<br />

Rührkessel - Die AVT im Blick Personal 22


Diesjährige Gäste der AVT<br />

Wir haben uns gefreut, dieses Jahr folgende Gäste<br />

in der AVT begrüßen zu dürfen!<br />

Prof. Floudas Princeton <strong>University</strong>, USA<br />

Prof. Holtzapple Texas A&M <strong>University</strong><br />

Profs. Honda & Ohtake Osaka <strong>University</strong>, Japan<br />

Herr Ikeda Mitsubishi Chemicals, Japan<br />

Prof. Kondo Kobe <strong>University</strong>, Japan<br />

Prof. Maravelias Department of Chemical & Biological Engineering,<br />

<strong>University</strong> of Wisconsin, USA<br />

Prof. O’Connell <strong>University</strong> of Virginia, USA<br />

Prof. Pena UNAM, Mexico<br />

Prof. Teixera Univ. von Minho, Braga, Portugal<br />

Prof. Trierweiler Univ. Federal do Rio Grande do Sul, Porto<br />

Allegre, Brasilien<br />

Neue Mitarbeiter<br />

Die AVT begrüßt ihre neuen Mitarbeiter<br />

und freut sich auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit!<br />

Said Abdu Fady Assassa<br />

Martin Brinks Florian Buchbender<br />

Frederike Carstensen Sara Fayyaz<br />

Kathrin Frankl Philipp Frenzel<br />

Arne Graf Thomas Harlacher<br />

Tjalf Hoffmann Matthias Johannink<br />

Matthias Kalkert Martin Kunze<br />

Eva-Lena Meyer Nicolas Nauels<br />

Fee Pitsch Marco Scholz<br />

René Schneider Mirko Skiborowski<br />

Johannes Völler Danan Wicaksono<br />

Inga Wolf Agnieszka Wydra<br />

Qingqi Yan<br />

Auslandsaufenthalte<br />

Auch dieses Jahr hat die AVT wieder einige<br />

ihrer Mitarbeiter in das Ausland entsandt!<br />

Steffen Bütehorn Forschungsaufenthalt an der UNSW, Sydney,<br />

Australien<br />

Michael Follmann Gastwissenschaftler am MIT, Boston, USA<br />

Christoph Bayer IVL, Stockholm, Schweden<br />

Claudia Niewersch ICREA Polytechnic <strong>University</strong> of Catalonia,<br />

Barcelona, Spanien<br />

23 Personal Rührkessel - Die AVT im Blick


Das PR-Team wünscht allen Lesern ein frohes Weihnachtsfest<br />

und einen guten Rutsch ins neue Jahr!


<strong>RWTH</strong> <strong>Aachen</strong> <strong>University</strong><br />

<strong><strong>Aachen</strong>er</strong> <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />

52056 <strong>Aachen</strong><br />

www.avt.rwth-aachen.de<br />

© AVT 2009

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