Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Maßgeschneiderte Elektrokatalyse-Lösungen
© Fraunhofer UMSICHT/Sascha Kreklau

Chemische Prozesse nachhaltig gestalten

© Fraunhofer UMSICHT/Sascha Kreklau

Chemische Prozesse nachhaltig gestalten – mit maßgeschneiderten Elektrokatalyse-Lösungen

Ihre Herausforderung: Produktionsprozesse nachhaltiger und zukunftssicher gestalten

Die chemische Industrie steht vor der Herausforderung, Produktionsprozesse nachhaltiger und zukunftssicher zu gestalten. Gesetzliche Vorgaben (z. B. Green Deal), steigender Kundendruck und Klimaneutralitätsziele erfordern neue Wege: Alternative Synthesen müssen entwickelt, fossile Rohstoffe ersetzt und Abfallströme als Ressource genutzt werden. Gleichzeitig mangelt es oft an internem Fachwissen und der notwendigen Infrastruktur für Tests und Analysen. Zudem herrscht häufig Unsicherheit hinsichtlich der technischen Machbarkeit und geeigneter Reaktionswege. Unter den vielversprechenden Schlüsseltechnologien sticht die Elektrochemie als vielseitiges Instrument hervor, um die chemische Produktion nachhaltiger, flexibler und mit erneuerbaren Energien kompatibel zu gestalten.

Unsere Lösung: Produktionsprozesse via Elektrokatalyse optimieren

Elektrokatalyse und elektroorganische Chemie bieten entscheidende Vorteile für die Transformation von Produktionsprozessen: Sie ermöglichen die direkte Nutzung von erneuerbarem Strom als Reaktionsantrieb, erschließen neue Synthesewege jenseits der klassischen Thermochemie und sorgen für eine präzise Reaktionskontrolle. Dadurch lassen sich Neben- und Abfallprodukte gezielt vermeiden und Prozesse deutlich selektiver gestalten. Unternehmen profitieren von effizienteren Produktionsrouten, geringeren Energie- und Rohstoffkosten sowie der Möglichkeit, biogene Reststoffe oder Abfallprodukte als Ressource einzubinden.

Fraunhofer UMSICHT unterstützt Sie mit umfassenden Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Elektrokatalyse:

  • Machbarkeitsanalysen und Planung von Synthesestrategien auf Basis elektrochemischer Verfahren – inklusive Vergleich mit konventionellen Prozessen und techno-ökonomischer Bewertung
  • Entwicklung und Testung von Elektrokatalysatoren mit umfassender physikalisch-chemischer Charakterisierung
  • Reaktionsoptimierung zur Steigerung von Selektivität, Ausbeute und Stabilität – unterstützt durch KI-basierte Methoden
  • Begleitung von Skalierung und Pilotierung – einschließlich Integration neuartiger Elektrolyseverfahren in industrielle Prozessketten.
  • Physikalisch-chemisch Charakterisierung von Reaktorkomponenten und Reaktionsmischungen

Ihre Benefits

  • Höhere Prozessselektivität und geringere Nebenproduktbildung durch präzise elektrochemische Steuerung
  • Kostenersparnis durch effizientere Produktionsrouten und geringeren Energie- sowie Rohstoffverbrauch
  • Fundierte Entscheidungsgrundlagen für Investitionen durch Machbarkeits- und Potenzialanalysen
  • Nachhaltigkeit durch Nutzung erneuerbarer Energien und Einbindung biogener Reststoffe
  • Regulatorische Sicherheit durch fundierte Machbarkeits- und Potenzialanalysen
  • Individuelle Betreuung und maßgeschneiderte Lösungen für Ihre spezifischen Anforderungen
  • Zugang zu modernster Analytik und Testinfrastruktur ohne eigene Investitionen
  • Schneller Technologietransfer und praxisnahe Umsetzung

Wie Sie mit uns zusammenarbeiten

Mit Fraunhofer UMSICHT erhalten Sie einen erfahrenen Partner, der Sie von der ersten Idee bis zur erfolgreichen Umsetzung begleitet. Die Zusammenarbeit ist darauf ausgerichtet, Ihre individuellen Anforderungen effizient und lösungsorientiert zu erfüllen. Wir bieten Ihnen umfassende wissenschaftliche und technische Unterstützung:

  • Machbarkeitsstudien für spezifische elektrochemische Reaktionen – einschließlich umfassender Literatur- und Potenzialanalysen
  • Präparation und Bereitstellung von Elektrokatalysatoren und Elektroden für Testungen unter realistischen Bedingungen
  • Reaktionsoptimierung für reduktive und oxidative Prozesse mit dem Ziel einer höheren Selektivität, Ausbeute und Stabilität
  • Charakterisierung von Materialien und Reaktionsmischungen mittels modernster physikalisch-chemischer und elektrochemischer Methoden (z.B. NMR, µCT)

Beispielhafter Ablauf

  1. Konsultation und Vereinbarung zu erreichende Ziele
  2. Literaturrecherche
  3. Elektrodenherstellung/Charakterisierung und elektrochemische Reaktionsoptimierung
  4. Präsentation der Ergebnisse/Abschlussbericht

Blick auf unsere Projekte

 

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Nachhaltige Rohstoffe für eine grüne chemische Industrie

Wie lassen sich aus Abgasen und Abwässern E-Treibstoffe und Biotenside für die Industrie herstellen? Mit dieser Frage befasst sich im neu gestarteten Projekt BEFuel ein interdisziplinäres Konsortium koordiniert von Fraunhofer UMSICHT. Im Fokus steht die gekoppelte bioelektrochemische Produktion – also die Kombination von elektrochemischer Synthese und biotechnologischer Synthese durch Mikroorganismen.

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Herstellung chemischer Produkte nachhaltig gestalten

Mit seiner Idee, innovative Materialien für die elektrokatalytische Hydrierung von organischen Chemikalien einzusetzen, bewarb sich Dr. Daniel Siegmund beim »BMBF Nachwuchswettbewerb NanoMatFuture«. Ziel der Maßnahme: im Sinne einer Exzellenzförderung dem wissenschaftlichen Nachwuchs im Bereich Werkstoff- und Nanotechnologie gute Startbedingungen zu ermöglichen. 

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Stimmen aus den Projekten

Rohrdorfer Unternehmensgruppe

 

CO2-neutrale Baustoffproduktion

 

 

 

 

 

»Die Zusammenarbeit mit den Forscherinnen und Forschern von Fraunhofer UMSICHT ist geprägt von einem lösungsorientierten und wissenschaftlich fundierten Vorgehen. Besonders die hohe Motivation und Eigeninitiative im Bereich der Katalysatorbeschichtung haben uns beeindruckt. Dank dieser äußerst konstruktiven Partnerschaft konnten wir die Entwicklung der CO2-Elektrolyse für unsere unterschiedlichen Produkte signifikant beschleunigen und beschreiten so den Weg zur CO2-Neutralität deutlich schneller.«

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