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