Worum es geht – eine kurze Einführung

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Spielerei oder „Game Changer“? Additive Fertigung in der Prozessindustrie

Spielerei oder „Game Changer“? Additive Fertigung in der Prozessindustrie.

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Aufzeichnung des Webinars zu Metal-Organic Frameworks

In Zusammenarbeit mit renommierten Experten aus ganz Deutschland hat der ProcessNet-Arbeitskreis „Metallorganische Gerüstverbindungen“ ein Positionspapier zum Stand von Forschung und Technik zu diesem Thema erstellt. Im Webinar fasst Prof. Dr. Stefan Kaskel, TU Dresden, als einer der Autoren die Ergebnisse zusammen (Vortrag in englischer Sprache).

Das Papier zeichnet einen Überblick der deutschen MOF-Landschaft und ihrer aktuellen Forschungsschwerpunkte. Dabei stehen die Anwendungsgebiete Stofftrennung, Energie, Katalyse, Analytik und Sensorik im Vordergrund.

Metallorganische Gerüstverbindungen (engl. Metal-Organic Frameworks, MOFs) sind hochporöse Materialien. Ihr Inneres ist von Hohlräumen und Kanälen durchzogen, die aus anorganischen Knotenpunkten und organischen Bausteinen bestehen. Damit können gezielt Porengröße und chemische Eigenschaften beeinflusst werden. In diesen Poren können Gase beispielsweise gespeichert oder aufgetrennt werden. So können diese Materialien zur Luftreinigung, bei der Synthese von medizinischen Wirkstoffen oder als optische Sensoren eingesetzt werden.

Das Positionspapier kann kostenfrei als pdf-Datei unter www.dechema.de/studien heruntergeladen

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Energiespeicher für die Energiewende: Koordinierungskreis „Chemische Energieforschung“ informiert mit Positionspapier

Grundlagenforschung für neue Speichertechnologien, eine Datenbasis für die wirtschaftliche Bewertung und ein integriertes System für Strom, Wärme und Mobilität. Das sind die Voraussetzungen dafür, dass die Energiewende erfolgreich umgesetzt werden kann. Zu diesem Schluss kommt das neue Positionspapier „Energiespeicher“ des Koordinierungskreises „Chemische Energieforschung“. Experten aus Wissenschaft und Industrie stellen darin den Entwicklungsstand und die Anwendungsfelder der verschiedenen Möglichkeiten zur Energiespeicherung systematisch vor, bewerten Vor- und Nachteile und weisen besonders auf die Verknüpfungsmöglichkeiten hin.

Nicht zuletzt die Kontroverse um die geplanten großen Stromtrassen hat die öffentliche Diskussion darüber angeheizt, wie Strom aus Wind- und Solaranlagen am besten gespeichert und genutzt werden kann. Speichertechnologien für „Strom“, der nicht direkt genutzt wird, reichen von mechanischen Lösungen wie Pumpspeicherwerken, Druckluftspeichern oder großen Schwungrädern über thermische Speicher, die ähnlich arbeiten wie Nachtspeicheröfen, bis hin zur Speicherung in chemischen Grundstoffen. Hierzu zählen Wasserstoff, Methan oder flüssige Kraftstoffe, aus denen chemische Basischemikalien produziert und außerdem weitere Industriezweige mit dem Speichersystem verknüpft werden können. Bei jedem Umwandlungsschritt geht einerseits Energie verloren, andererseits sind die Einsatzmöglichkeiten von Wärme, Wasserstoff oder Methan wiederum vielfältig. Daher ist die Bewertung sinnvoller Speichermöglichkeiten sehr komplex.

In dem Positionspapier, das sieben Wissenschaftsorganisationen und Verbände erarbeitet haben, stellen die Experten detailliert den technologischen Entwicklungsstand und die potentiellen Anwendungsfelder elektrochemischer Speicher wie Batterien, thermische Speicher wie Salze und spezieller Speichermaterialien, z.B. künstliche Wachse, vor. Sie beschreiben auch die Möglichkeiten industrieller Wärmenetze und stofflicher Speicher , zu denen Umwandlungstechnologien wie Elektrolysen, Methanisierung und die klassische Fischer-Tropsch-Synthese gehören. Darüber hinaus analysieren die Fachleute im Einzelnen die Schnittstellen zwischen den Systemen Elektrizität, Wärme, Mobilität und Produktion. Ihr Fazit: Nur eine integrierte Betrachtung ist sinnvoll; neben der weiteren Forschung zu Energiespeichern werden dafür vor allem technische Daten mit ökonomischer Relevanz benötigt. Erst auf dieser Basis lässt sich bewerten, wie der Überschussstrom mit möglichst hoher Wertschöpfung – und damit wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden kann.

Das Positionspapier „Energiespeicher – Der Beitrag der Chemie“ ist zum Download verfügbar unter www.energie-und-chemie.de.

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Bericht über Infotag Zero Liquid Discharge auf process.de

Die Zeitschrift PROCESS berichtet ausführlich über den Infotag, der Anfang Dezember bei der DECHEMA stattgefunden hat. Der Artikel ist online verfügbar.

Ist die abwasserfreie Produktion möglich – und sinnvoll?

http://www.process.vogel.de/wasser_abwasser/articles/480753/

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Neue Quellen für Proteine: Käfer statt Kassler?

Wie können wir den Proteinbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung nachhaltig decken? Auch, wenn Überschriften wie „Käfer statt Kassler“ immer ein wenig den Dschungelcamp-Gruselfaktor bedienen – Insekten sind tatsächlich eine wesentliche potenzielle Quelle für Lebens- und Futtermittel.

Krabbeltiere auf dem Teller

Larven der schwarzen Soldatenfliege Hermetia illucens könnten zukünftig auf unserem Speiseplan stehen

Larven der schwarzen Soldatenfliege Hermetia illucens könnten zukünftig auf unserem Speiseplan stehen

Was uns exotisch erscheint, ist in anderen Teilen der Welt gang und gäbe: Mehr als 2 Milliarden Menschen essen Insekten, über 1.900 Arten stehen auf dem menschlichen Speiseplan. Durchschnittlich benötigen Insekten zehn Mal weniger Futter zur Produktion von 1 kg Biomasse als Rinder. Doch es kommt nicht nur auf die Proteinmenge an, die sich erzielen lässt. Auch die Qualität der Proteine spielt für die Ernährung eine wichtige Rolle. Parameter dafür sind zum Beispiel der Gehalt an Schwefel-haltigen Aminosäuren oder die Verdaulichkeit. So sind viele Insekten ernährungsphysiologisch „besser“ als Soja. Pauschal lässt sich die Frage „Grille oder Raupe“ aber nicht beantworten – angesichts der großen Vielfalt von Spezies, ihrer sehr unterschiedlichen Lebens- und Ernährungsgewohnheiten muss jede einzelne Art für sich untersucht werden.

Und wie bereitet man das Räupchen dann zu? Es geht es nicht nur ums Grillen, Räuchern, Backen in der heimischen Küche, sondern auch darum, wie man Proteine am besten industriell aufbereitet, um eine möglichst wertvolle Nährstoffquelle zu erschließen. Das gilt nicht nur für Insekten; die gleiche Frage stellt sich auch für Hülsenfrüchte wie Erbsen oder Bohnen, die neben wertvollen Proteinen unerwünschte Nebenwirkungen für die Verdauung haben können.

Erbsen, Linsen, Bohnen – aus der Mode?

Auch, wenn besonders die Linsen in der Küche gerade eine Renaissance erleben, haben die heimischen Leguminosen in den vergangenen Jahren an Boden verloren. Dabei sind sie wertvolle Proteinquellen. Projekte wie LeguAN beschäftigen sich damit, dem Verbraucher Hülsenfrüchte im wahrsten Sinne des Wortes schmackhaft zu machen. Dazu werden unter anderem neue Angebotsformen erprobt wie etwa Waffeln, aber auch Convenience-Produkte wie Fertigsuppen.

„Hülsenfrüchte“ von Claus Ableiter - Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:H%C3%BClsenfr%C3%BCchte.jpg

„Hülsenfrüchte“ von Claus Ableiter – Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons –

Die Kunst der Lebensmitteltechnologen besteht aber nicht nur in neuen Rezepturen, sondern vor allem in zielgenauen Aufschlussverfahren. Wie gelingt es, wertvolle Inhaltsstoffe aus Zellen freizusetzen? Wie kann man Proteine gerade soweit denaturieren oder spalten, dass sie optimal verdaulich werden? Zum Einsatz kommen hier Hochdruckverfahren, Hochspannung oder Ultraschall-Extraktionen. Mit gepulsten elektrischen Feldern lassen sich Zellen aufschließen und Spurenstoffe wie Polyphenole oder Tocopherole freisetzen. Ultraschall unterstützt die Zerstörung von pflanzlichen Zellwänden, so dass Proteine extrahiert werden können.

Hoch raffiniert oder intelligent gemischt

Bei aller Notwendigkeit, schwere Kost leichtverdaulich zu machen, darf man aber auch die Frage stellen, ob der heutige Weg der industriellen Nahrungsmittelproduktion wirklich ideal ist. Da wird unter hohem Energieeinsatz und Materialverlust getrennt, getrocknet und aufbereitet bis zum höchsten Reinheitsgrad – nur um dann diese mühsam gereinigten Komponenten wieder zusammenzumischen. Eine nachhaltigere Alternative könnte es sein, statt auf mehr Reinheit auf mehr Funktionalität zu setzen und mit angereicherten Fraktionen zu arbeiten. Als Beispiel können Weizenproteine mit geringem Glutengehalt gelten; statt Gluten hinterher zuzusetzen, wird eine geringe Menge bei der Fraktionierung toleriert, die die Teigqualität deutlich verbessert.

Ein solcher Ansatz erfordert allerdings ein Umdenken vom derzeitigen Trend zu immer genaueren Angaben über Spurenstoffe in Lebensmitteln, die durch Unverträglichkeiten und Allergien veranlasst sind.

Programm des Infotages “Neue Quellen für Proteine” am 17.11.2014

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