DFG fördert Forschung zu nachhaltiger Chemieproduktion

Wenn Biomasse als alternatives und nachhaltiges Ausgangsmaterial für die Chemieproduktion zum Einsatz kommt, ist sie in ihrer chemischen Zusammensetzung sowie in ihren physikalischen Eigenschaften nicht immer konstant. Außerdem ist Energie aus erneuerbaren Quellen nicht gleichbleibend verfügbar. Das stellt die chemische Verfahrenstechnik, die mit derartigen Schwankungen bislang nicht umgehen musste, vor neue Herausforderungen. Während petrochemische Prozesse traditionell für einen einzigen Betriebspunkt optimiert sind, werden künftig zirkuläre Prozesse benötigt, die Fluktuationen bewältigen und eine hohe Leistung über einen breiten Betriebsbereich gewährleisten können.

Von der Punktoptimierung zur Prozesstoleranz

„Im Graduiertenkolleg werden wir diesen Paradigmenwechsel in der chemischen Verfahrenstechnik mitgestalten und tolerante Prozesse entwickeln, die robust und flexibel gegenüber Veränderungen in den Betriebsbedingungen sind“, erklärt Prof. Hannsjörg Freund, Professor für Reaktionstechnik und Katalyse an der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen (BCI) sowie Sprecher von TALENT. Eine erhöhte Toleranz verringert in der Regel die Effizienz eines Prozesses. Die Überwindung dieses sogenannten Toleranz-Effizienz-Dilemmas ist daher das übergeordnete Ziel von TALENT. Das Akronym steht dabei für „Tolerant, Nachhaltig, Effizient: Überwindung des Toleranz-Effizienz-Dilemmas für robuste und flexible (bio)chemische Prozesse der Zukunft“.

In der ersten Förderphase werden insgesamt 18 Doktorand*innen an dieser Transformation forschen. In innovativen Projekten – zum Beispiel zur Umwandlung von Pflanzenbiomasse zu Plattformchemikalien oder zur Verwertung von industriellen Reststoffströmen – werden sie die Herausforderungen auf verschiedenen Prozessebenen angehen. Die im GRK entwickelten Methoden werden auf andere Prozesse übertragbar sein und können zu einer nachhaltigen und zirkulären chemischen Industrie beitragen.

Forschungsstarkes Umfeld

TALENT ist an der Fakultät BCI angesiedelt, deren Arbeitsgruppen an den Schnittstellen von Chemie, Biologie, Chemie- und Bioingenieurwesen sowie Verfahrenstechnik forschen. Die Promovierenden profitieren davon, dass die Wissen­schaft­ler*innen bereits seit vielen Jahren eng kooperieren und gemeinsam Methoden sowie ingenieurwissenschaftliche Werkzeuge entwickeln und diese anwenden. Außerdem können die Early Career Researchers die Laborinfrastruktur von CALEDO an der TU Dortmund nutzen. Der Forschungsbau wurde Ende 2025 eröffnet und bietet optimale Bedingungen für die Forschung zum Design und innovativen Einsatz von Flüssigphasen für umweltfreundliche und neuartige Verfahren in der Chemie und Biotechnologie. Zudem gibt es Synergien des neuen Graduiertenkollegs mit großen internationalen Verbundprojekten: Seit 2012 sind BCI-Wissen­schaft­ler*innen an der Forschung im Exzellenzcluster RESOLV auf dem Gebiet der Lösungsmittelchemie beteiligt und seit 2022 am Research Center Chemical Sciences and Sustainability. In diesem bündeln die Partner der Universitätsallianz Ruhr ihre internationale Spitzenforschung zum molekularen Verständnis von chemischen Reaktionen, Prozessen und Produkten.

Neben dem Sprecher Prof. Hannsjörg Freund sind sieben weitere Forschende der BCI als Projektleiter*innen am neuen GRK beteiligt: Dr. Marion Börnhorst (Reaktionstechnik und Katalyse), Prof. Alba Diéguez Alonso (Transportprozesse), Prof. Norbert Kockmann (Apparatedesign), Prof. Sergio Lucia (Process Automation Systems), Prof. Stephan Lütz (Bioprozesstechnik), Dr. Thomas Seidensticker (Technische Chemie) sowie Dr. Lea Winand (Technische Biologie).

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