Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien (NachErz)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Sustainable production of platform chemicals)
(Prüfungsordnungsmodul: Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien)

Lehrveranstaltungen:

• • Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien
    (Vorlesung, 2 SWS, Jakob Albert, Mi, 14:15 - 15:45, T 0.75)
  • Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien Übung
    (Übung, 1 SWS, Dorothea Voß, Do, 10:15 - 11:45, T 0.75)

Inhalt:

Die Vorlesung gibt einen Überblick über Möglichkeiten zur nachhaltigen Erzeugung von Plattformchemikalien aus biogenen Rohstoffen. Im Vordergrund stehen Prozesse zur chemischen Umwandlung von Kohlenhydraten, Triglyceriden sowie Lignocellulose zu Intermediaten für die Polymer- und Pharmaindustrie. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Herstellung marktgängiger Kraftstoffe und Chemikalien auf Basis regenerativer Energien und Biomasse als einzig verfügbare regenerative Kohlenstoffquelle. Anhand ausgewählter Beispiele aus aktueller Forschung und Literatur sollen Wege zur chemischen Wertschöpfung aus nachwachsenden Rohstoffen aufgezeigt werden. Zu Beginn der Vorlesung wird die Problematik der absehbaren Verknappung von fossilen Rohstoffen zur Erzeugung von Plattformchemikalien aufgegriffen und mögliche Lösungsszenarien vorgestellt. Anschließend werden ausführliche Beispiele aus unserer aktuellen Forschung sowie weitere großtechnisch relevante Prozesse behandelt. Zum Abschluss werden Perspektiven für die Substitution fossiler Rohstoffe in weiteren chemischen Produktionsprozessen aufgezeigt. Des Weiteren sollen neuartige Katalysatorsysteme aus der Stoffgruppe der Polyoxometallate zur Umwandlung von komplexen Biomassen in selektiven Wertschöpfungsketten vorgestellt werden.

Block 1: Einführung und Grundlagen
-Einführung in die Problematik
-Definition und Einteilung von Biomasse
Block 2: Biobasierte Säuren als Bsp. für Plattformchemikalien
-Herstellung biogener Ameisensäure im OxFA-Prozess
-Nachhaltige Erzeugung von Acrylsäure
-Biobasierte Bernsteinsäure-ein vielseitiger Alleskönner
-Selektive Depolymerisation von Lignin zu funktionalisierten Aromatischen Säuren
Block 3: Biobasierte Kunststoffe als Bsp. für Plattformchemikalien
-Herstellung von PLA als bioabbaubarer Kunststoff
-Alternative Herstellung von Ethylen aus Bioethanol oder Biomethan zur PE-Synthese
-Erzeugung grüner PET-Substitute aus Biomasse
Block 4: Nachhaltige Prozesspfade zur Einkopplung regenerativer Energieträger
-Power-to liquid am Beispiel Methanol aus CO2 und regenerativem Wasserstoff
-Power-to gas am Beispiel Methan aus CO2 und regenerativem Wasserstoff
-Ausblick auf weitere Substitutionsmöglichkeiten für erdöl/erdgasbasierte Produkte

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden:
• analysieren und bewerten bestehende Prozesse zur Herstellung von Basischemikalien auf Basis fossiler Rohstoffe im Hinblick auf Substitutionsmöglichkeiten
• erhalten einen Überblick möglicher biogener Rohstoffe für den Einsatz in der chemischen Industrie
• erarbeiten Konzepte zur nachhaltigen Erzeugung ausgewählter Plattformchemikalien
• bewerten und vergleichen bestehende Prozesse mit den alternativen auf Basis biogener Rohstoffe

Literatur:

• P. Wasserscheid, Chemical Springer Book Series - Biofuels and Biorefineries” Series Ed.: Fang, Zhen, 2014
• M. Kaltschmitt, H. Hartmann, H. Hofbauer, "Energie aus Biomasse - Grundlagen, Techniken und Verfahren", Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 2009.
• A. Jess, Technology, Wiley-VCH, Weinheim, 2013

Bemerkung:

Unterrichtssprache: Deutsch oder Englisch nach Wahl der Studierenden

Organisatorisches:

Anmeldung und Organisation der Lehrveranstaltung erfolgt über StudOn.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Vertiefung A | Wahlpflichtmodule Nachhaltige Chemische Technologien | Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien)
2. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Vertiefung B | Vertiefungsmodulgruppe Chemische Reaktionstechnik | Wahlpflichtmodule Chemische Reaktionstechnik | Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien)
3. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Vertiefung C | Vertiefungsmodulgruppe Chemische Reaktionstechnik | Wahlpflichtmodule Chemische Reaktionstechnik | Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien)
4. Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015w | TechFak | Chemical Engineering - Nachhaltige Chemische Technologien (Master of Science) | Vertiefung D | Vertiefungsmodulgruppe Chemische Reaktionstechnik | Wahlpflichtmodule Chemische Reaktionstechnik | Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien (Prüfungsnummer: 60701)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch nach Wahl der Studierenden

Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch

Erstablegung: WS 2019/2020, 1. Wdh.: WS 2019/2020

1. Prüfer:

Peter Wasserscheid