DFG bewilligt 10 Millionen Euro für neues Schwerpunktprogramm unter Koordination von TUHH-Forscher Frerich Keil

05.05.2010

Von den 13 heute eingerichteten neuen Schwerpunktprogrammen der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wird eines von TUHH-Professor Frerich Keil koordiniert.

Professor Dr. Frerich Keil ist Leiter des Instituts Chemische Reaktionstechnik der TUHH.

Das Projekt mit dem Titel "Poröse Medien mit definierter Porenstruktur in der Verfahrenstechnik - Modellierung, Anwendung, Synthese" erstreckt sich über sechs Jahre und wird mit insgesamt 10 Millionen Euro gefördert. Die Forschergruppe soll ab Anfang 2011 ihre Arbeit aufnehmen und das in Deutschland und darüber hinaus vorhandene wissenschaftliche Know-how zu besonders aktuellen oder sich gerade erst bildenden Forschungsgebieten vernetzen.

Von der TUHH sind außer Frerich Keil die Professoren Georg Fieg, Gerold Schneider, Irina Smirnova und die Privatdozenten Dr. Monika Johannsen und Dr. Rolf Janssen beteiligt. Zum Programmausschuss für das neue Schwerpunktprogramm gehört auch Professor Andreas Seidel-Morgenstern vom Magdeburger Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, der die stellvertretende Koordination übernimmt.

"Für die beteiligten Forscher der TUHH bedeutet das neue Schwerpunktprogramm der DFG eine hohe Auszeichnung und es verspricht eine Fülle neuer Erkenntnisse. Besonders erfreulich ist, dass mit Professor Keil ein renommierter Vertreter der Verfahrenstechnik der TUHH dieses wichtige Forschungsnetzwerk koordiniert", sagte der Präsident der TUHH, Professor Dr.-Ing. Edwin Kreuzer.

Weitere Informationen:

http://www.dfg.de/foerderung/programme/listen/index.jsp

Zusammenfassung des Antrages:

Das Problem der Behandlung von Transportprozessen und Reaktionen in porösen Medien begleitet die Verfahrenstechnik bereits seit den dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts. Katalysatorträger, Membranen, Adsorbentien, Chromatographiesäulen, zu trocknende Materialien, wie z. B. Kohle oder Torf, sind porös. Die poröse Feststoffstruktur wurde zunächst als effektives Medium modelliert. Zu Beginn der fünfziger Jahre setzte langsam eine detailliertere Modellierung der Porenstruktur ein, die in den neunziger Jahren einen raschen Aufschwung nahm. Zum ersten Mal wurden von weltweit etwa fünf Gruppen Optimierprobleme anhand von Porenstrukturen gemäß vorgegebener Kriterien gelöst, die klar gezeigt haben, dass sich die Optimierung von Porenstrukturen lohnt, um z. B. Ausbeuten von Katalyseprozessen zu erhöhen. Es gab jedoch ein wesentliches Hindernis: man konnte die optimalen Strukturen nicht gezielt herstellen.

Diese Situation hat sich in den letzten zehn Jahren drastisch geändert. Durch Einsatz neuer Templattechniken, der Verwendung neuer Precursoren, polymerkontrollierte Phasentrennung mit z. B. Polyethlyenoxid (PEO), Direktschäumungsverfahren sowie lithographischer Methoden etc. ist es nun möglich geworden, Porenstrukturen auf der Nano-, Meso- und Makroskala entsprechend Vorgaben herzustellen. Dadurch wird die kontrollierte Synthese berechneter optimaler Strukturen möglich. In den letzten Jahren wurde daher der Terminus "Engineered Porous Materials" geprägt. Weiterhin wurden in den letzten Jahren wesentliche Fortschritte in der Charakterisierung poröser Materialien gemacht, zum einen aufgrund deutlich besserer Modelle, wie z. B. der "non-local density functional theory" (NLDFT), und zum anderen aufgrund bildgebender Verfahren, wie z. B. "Magnetic Resonance Imaging" (MRI), mehrdimensionale NMR oder Kombination von Physisorptionsexperimenten mit Klein-winkelröntgenstreuung (in situ SANS/SAXS-Physisorption). Das MRI gestattet eine in-situ Beobachtung von Gaszusammensetzungen und Flüssigkeitsverteilungen im Inneren einzelner Pellets mit einer örtlichen Auflösung, die vor wenigen Jahren nicht möglich war, sowie die Messung von Diffusionskoeffizienten. In den letzten Monaten ist es zum ersten Mal gelungen, auf molekularer Ebene Reaktionen in Zeolithen einschließlich der Diffusionsvorgänge bis hin zum Reaktor durch Mehrskalenmethoden zu beschreiben.

Die neuen Möglichkeiten der Synthese, Charakterisierung und Modellierung sollen im beantragten Schwerpunkt für verfahrenstechnische Anwendungen genutzt werden. Dazu sollen Verfahrenstechniker und einschlägig bekannte Synthesechemiker sowie Werkstoffwissenschaftler gemeinsam das Potential definierter Porenstrukturen in der Verfahrenstechnik ausloten. Die Hauptgebiete sollen Modellierung, Anwendungen und Synthese von definierten Porenstrukturen in der Verfahrenstechnik sein. Es sollen einige paradigmatische Beispiele als Anwendungen herangezogen werden, überwiegend aus dem Bereich Umweltschutz und Energietechnik, z. B. Adsorption von Fluiden, Membrantrennungen und -Reaktoren, Trocknungstechnik, katalytische Mehrphasenreaktoren, Reinigung von Kraftwerksabgasen. Die benutzten porösen Materialien sollen entsprechend den Vorgaben optimaler verfahrens-technischer Erfordernisse synthetisiert und dann im Betrieb getestet werden. Um vertiefte Einsichten in die Beziehungen zwischen Porenstruktur und Eigenschaften zu gewinnen, sollen detaillierte Porenmodelle und Modelle der Reaktions-/Diffusionsvorgänge erstellt werden, in Einzelfällen bis zur molekularen Auflösung (Monte Carlo, Molekulardynamik, DFT), deren Daten anhand der erwähnten Messmethoden geprüft werden sollen. Insbesondere sollen auch Analogien in der Modellierung verschiedener verfahrenstechnischer Anwendungen herausgearbeitet werden.

Rückfragen: Prof. Dr. Frerich Keil, Tel. 040/42878-3042

TUHH - Public Relations Office
Ingrid Holst
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