Themencluster Ressourceneffizienz verfahrenstechnischer Prozesse: Effizienzsteigerung durch Modularisierung und Funktionsintegration

Um Schülern oder anderen interessierten Laien Prozesstechnik zu erklären, verwenden wir ganz gerne das Bild vom Puddingkochen. Darin kommen viele wichtige Operationen vor: Mischen von Schüttgütern, Lösen von Feststoffen, Rühren, Erhitzen, Abkühlen, Umfüllen… Und einige Grundfragen der Prozesstechnik stellen sich schon am heimischen Herd: Kocht man eine große Menge Pudding lieber auf einmal im großen Topf, oder ist es sinnvoller, mehrere kleine Portionen herzustellen, weil sich damit Klümpchen leichter vermeiden lassen? Kann man das Puddingpulver direkt in die heiße Milch einrühren, oder muss es vorher schon aufgelöst werden? Genau die gleichen Fragen stellen sich auch den Experten aus der Industrie: Welche Schritte kann man ohne Qualitätsverlust integrieren? Stellen viele parallele Mikroreaktoren statt eines großen Kessels eine Möglichkeit dar? Statt der Frage nach möglichst wenig Aufwand beim Abwasch geht es hier um mehrere wichtige Faktoren. Gelingt es, den Prozess zu optimieren und möglichst weitgehend auch zu standardisieren, lassen sich nicht nur Investitionskosten sparen. Auch die Produktionszeit kann verkürzt werden. Flexibel einsetzbare Standardmodule für Downstream-Operationen erlauben eine Anpassung der Kapazität, lassen sich aber möglicherweise je nach Bedarf auch für verschiedene Prozesse einsetzen. Und schließlich lässt sich mit Standardmodulen die Produktion vielleicht sogar direkt beim Kunden durchführen – ein wichtiges Argument gerade bei nachwachsenden Rohstoffen oder Reststoffen, die in der Regel dezentral anfallen.

Um dahin zu gelangen, werden prädiktive Methoden benötigt, die vom Molekül bis zum Gesamtprozess die verschiedenen Schritte und ihre Wechselwirkungen erfassen. Und es gehört eine entsprechende Sensorik dazu, die auch mit flexiblen Modulkombinationen einsetzbar ist.

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