Das Institut für Mikroverfahrenstechnik wurde im Juli 2001 gegründet und fügt sich thematisch in die HGF-Programme „Nano- und Mikrosysteme“ und „Nachhaltigkeit und Technik“ ein. Die Arbeiten des IMVT befassen sich mit chemischen Reaktionen und Grundoperationen der Verfahrenstechnik in Komponenten und Systemen, deren charakteristische Abmessungen typischerweise zwischen 1 µm und 1 mm liegen.
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Was kann die Mikroverfahrenstechnik?
Sichere, saubere und effiziente Produktionsverfahren stellen die unverzichtbare Basis für eine nachhaltige Entwicklung in allen industriellen Sektoren dar. Insbesondere für die chemische, pharmazeutische und Konsumgüterindustrie mit ihren enormen Verantwortlichkeiten für Umwelt, Beschäftigung, wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit bis hin zum öffentlichen Gesundheitswesen ist die Bereitstellung entsprechender Technologien eine große Herausforderung.
Die Mikroverfahrenstechnik mit ihren vielseitig einsetzbaren Werkzeugen zur schnellen Prozessentwicklung und -optimierung in der Produktion chemischer, pharmazeutischer und verwandter Zwischen- und Endprodukte kann Lösungen für diese Herausforderungen bieten. Weiterhin können Mikrostrukturapparate auch gewinnbringend für rein physikalische Prozesse eingesetzt werden, wie z.B. Mikromischer für hocheffizientes Vermischen von Fluiden zur Emulsionsherstellung oder Mikrowärmetauscher für Platz sparendes und hocheffizientes Temperieren von verschiedensten Anlagen. Im Bereich Energietechnik können zuverlässige und kostengünstige Komponenten wie mikrostrukturierte Reformer, Wärmetauscher, Gasaufbereiter und -reiniger die Leistung und Effizienz insbesondere von mobilen Brennstoffzellen-Systemen stark verbessern.
Ein Beispiel aus der Chemieindustrie: In der heutigen Produktion von Feinchemikalien haben Chemiker und Ingenieure immer noch oft mit Beschränkungen der sog. „anlagenorientierten Prozessführung“ zu kämpfen. Dies bedeutet, dass chemische Reaktionen in diskontinuierlich betriebenen Rührkesseln durchgeführt werden, die keine ausreichende Prozesskontrolle bieten. Für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb müssen Maßnahmen wie Verdünnen der Reaktionsmischung oder langsames Zutropfen eines Reaktanden ergriffen werden. Mit Hilfe von Mikrostrukturapparaten werden diese Beschränkungen wegfallen, d.h. die Führung eines Prozesses richtet sich ausschließlich nach der Kinetik und Thermodynamik einer chemischen Reaktion und nicht mehr nach den beschränkten Möglichkeiten einer mit konventioneller Technik ausgestatteten Anlage. Es kann also eine rein „reaktionsorientierte Prozessführung“ angewendet werden.
Dieser Paradigmen-Wechsel („Vom Rührkessel zum Mikrostrukturapparat“) wird zu radikal neuen ressourcen-, energie- und kosteneffizienten Produktionsmethoden führen, die umfassende Innovationspotenziale eröffnen und relevante Beiträge zu ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Fragestellungen liefern. Daher werden in Zukunft mikrostrukturierte Reaktoren, Mischer oder Wärmetauscher mit hoher Wahrscheinlichkeit Bestandteil komplexer kontinuierlich arbeitender Produktionsanlagen sein und überall dort Bedeutung erlangen, wo eine effiziente und schnelle Stoff- und Energieübertragung zu ökonomischen und ökologischen Vorteilen führt.
Folgende Themen werden am Institut für Mikroverfahrenstechnik bearbeitet:
Das Institut ist dabei Partner und Berater der Industrie bei der Entwicklung von neuartigen Apparaten und Produktionsverfahren für die Bereiche Chemie, Kosmetik, Nahrungsmittel, Automobil- und Energietechnik.
