Geschäftsfeld Umwelt- und Verfahrenstechnik

 

»Geschlossene Stoffkreisläufe tragen zu einer Sicherung natürlicher Ressourcen bei und unterstützen die lokale Wertschöpfung.«

Dr. Matthias Jahn, Geschäftsfeldleiter

Für eine sichere, effiziente und klimaschonende Umwandlung von Stoffen und Energie braucht es ganzheitliche Ansätze und Kreislauftechnologien. 

Im Geschäftsfeld »Umwelt- und Verfahrenstechnik« stehen chemische und elektrochemische sowie biologische Verfahren für eine emissionarme und nachhaltige Produktion sowie zur Wasser-, Luft- und Bodenreinigung im Fokus. Einen besonderen Schwerpunkt stellen Prozesse mit geschlossenen Stoffkreisläufen und hoher energetischer Effizienz sowie die techno-ökonomische Analyse der Wertschöpfungsketten dar.

Das Fraunhofer IKTS gehört zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen auf den Gebieten der PtX-Prozesse, Kohlenstoff-Kreislauftechnologien und Wasseraufbereitungsverfahren. Basierend auf dem Einsatz von keramischen Werkstoffen werden Membranen, Filter sowie Adsorbenzien und Katalysatoren für umwelt- und verfahrenstechnische Prozesse entwickelt und in Systemlösungen integriert.    

In Labor- und Pilotanlagen werden neue Prozesskonzepte im vollautomatisierten Dauerbetrieb getestet und wichtige Messdaten zur Validierung der Fließbild-basierten Modelle gewonnen. Mit zahlreichen Laboren, Technika und Applikationszentren verfügt das Geschäftsfeld über eine ausgezeichnete Infrastruktur, um Projekte verschiedenster Umfänge und Skalen realisieren zu können.

Innovationsprojekte als Triebfeder für eine verbesserte Kreislaufwirtschaft und Prozessindustrie

 

Rekultivierung von Deponieflächen mit Pilz-Klärschlamm-Mischung

 

Demonstrationsanlage zur Abtrennung von Ethylacetat aus Molke-Melasse

 

Reaktionskinetische Untersuchung zur flexibel betriebenen Direktreduktion von Eisenerz

 

Zeolithmembranen für die energieeffiziente Abtrennung von CO2 aus Biogas

 

Nutzung von CO2 und Biogas zur Herstellung hochwertiger Produkte

 

Energiewende auf hoher See

 

Phosphorrecycling aus Klärschlämmen zur Schließung regionaler Nährstoffkreisläufe

Unsere Kompetenzen

Keramische Membranen

  • Poröse Träger in Rohr- und Scheibengeometrie
  • Membranen von makroporös bis nanoporös
  • Dichte, leitfähige und gemischtleitfähige Membranen

Poröse und zelluläre Keramiken

  • Kornkeramiken und Extrudate mit engen Porengrößenverteilungen
  • Offenzellige Schaumkeramiken mit hohen Porenvolumina > 90 %

Adsorbenzien und Speichermaterialien

  • Schicht- und Gerüstsilikate auf Basis natürlicher Rohstoffe
  • Synthese von Zeolithen und Mischoxiden

Katalysatoren und Katalysatorträger

  • Katalysatorentwicklung, -herstellung, -screening und -charakterisierung
  • In Form von extrudierten Wabenkörpern, Schaumkeramiken, Membranen, Schüttungen

Elektroden

  • Test von Elektrodenwerkstoffen
  • Entwicklung funktioneller Schichten zum Korrosionsschutz

Membranverfahrenstechnik und Partikelfiltration

  • Membran- und Filterprüfung
  • Entwicklung und Prototypenbau von Anlagen
  • Verfahrensauslegung und Pilotierung

Prozesstechnik für biogene Substrate

  • Verfahrensentwicklung und -auslegung zur Biomassebehandlung
  • Prozesse zur Erzeugung fester, flüssiger und gasförmiger Energieträger

Chemische Verfahrenstechnik

  • Modellierung, Validierung und Optimierung von Stofftransport und Reaktion
  • Entwicklung und Optimierung katalytischer Prozesse sowie von Membranprozessen
  • Integrierte Technologieentwicklung für den Einsatz heimischer Kohlenstoffträger
  • Automatisierung von verfahrenstechnischen Systemen

Elektrochemische Verfahrenstechnik

  • Prozessentwicklung für Schadstoffabtrennung und Wertstoffrückgewinnung
  • Entwicklung und Fertigung spezifischer Elektrolysezellen und Versuchsausrüstungen
  • Aufbau und Betrieb von Versuchsanlagen bis zum technischen Pilotmaßstab

  • Erstellung von Ökobilanzen gemäß DIN EN ISO 14040 für Verfahren, Anlagen und Produkte
  • THG-Bilanzierung und Kostenrechnungen für Teilprozesse oder komplette Produktsysteme
  • Bilanzerstellung für Recyclingprozesse
  • Begleitendes Life Cycle Assessment von FuE-Vorhaben und Optimierungsaufgaben für Prozesse und Systeme (Stoff- und Energieströme, Kostenanalyse)
  • Anwendungsbeispiele: Werkstoffrecycling in der Keramikfertigung, Rohstoffrückgewinnung aus Klärschlämmen, Herstellung naturfaserbasierter Werkstoffe, Verfahrensketten Biogasherstellung und Gärrestbehandlung

  • (Mobile) Prüfstände für Membranen, Filter, Adsorbenzien und Katalysatoren für die Abwasserbehandlung/Wasseraufbereitung und Abgasnachbehandlung/Gasaufbereitung
  • ATEX-konforme Membrananlagen für Lösemittelfiltration und -dampfpermeation
  • Modulares Testfeld zur Entwicklung industrieller Wasseraufbereitungsverfahren
  • Mobiler Teststand für Expositionstests und elektrochemische In-situ-Untersuchungen in der Tiefen Geothermie
  • Radionuklidlabor
  • Reaktorprüfstände für Membranreaktoruntersuchungen und PtX-Prozesse
  • Labor-, Technikums- und Pilotanlagen für Pyrolyse und Gasifizierung
  • Versuchsstände zur Biomassebehandlung, Vergärung, Gärrestbehandlung und Biogasaufbereitung
  • Teststände für Vertical Farming sowie Nährstoffverfügbarkeit und Toxikologie von Düngern und Substraten
  • Pyrolyse-Testplattform