Konrad Koschnick
Doktorand
Kooperative Promotion mit TU Darmstadt
Die internationale Chemieindustrie basiert immer noch zum aller größten Teil auf fossilien Rohstoffen und ist der industrielle Sektor mit dem weltweit höchsten Energieverbrauch. Aus diesem Grund ist es wichtig, alternative Syntheseprozesse zu untersuchen, die auf eine erneuerbare Rohstoffbasis setzen und energieeffizienter ablaufen. Ein solcher Prozess ist die oxidative Dehydration von (Bio-)Ethanol zu Acetaldehyd. Acetaldehyd ist ein sogenannter chemischer "Feedstock", also ein Zwischenprodukt der Chemieindustrie, von dem jährlich ca. 1,5 Millionen Tonnen produziert werden. Tendenz steigend. Aktuell wird Acetaldehyd aus Ethylen (einem Produkt des Erdgas Steam-Crackings) im Wacker-Höchst-Verfahren gewonnen. Bei dem Prozess wird ein teurer und giftiger Palladium-chlorid Katalysator eingesetzt. Die oxidative Dehydration von (Bio-)Ethanol hat dementsprechend zwei wesentliche Vorteile: Sie nutzt einen erneuerbaren Rohstoff und der Katalysator, Eisenoxid mit geringem Molbydän-Anteil, ist günstig und nicht umweltschädlich.
CAD Rendering des Dual-Track Raman Spectrometers (DTRS)
Bevor neuartige Syntheseprozesse in der Chemieindustrie implementiert werden können, müssen diese auf verschiedene Eigenschaften untersucht werden. Dabei spielt eine Kopplung aus der Strömung in der Gasphase (Stoff- und Wärmetransport) mit der Reaktion an der Oberfläche eine wichtige Rolle. Mit Hilfe der spontanen Raman-Spektroskopie messen wir Gaskonzentrationen und Temperaturen berührungslos in der Gasphase während der Prozess abläuft. Damit gewinnen wir wichtige Erkenntnisse über die Charakteristik des Katalysators, aber auch über optimale Betriebsbedingungen.
Hierzu haben wir ein neuartiges Raman-Spektrometer, das DTRS, entwickelt, dass es uns erlaubt, die beiden Messgrößen in hoher räumlicher Auflösung und Nähe zur Katalysatoroberfläche zu messen. Der Katalysator selbst ist in einen optisch zugänglichen und temperaturgeregelten Strömungskanal integriert, der in studentischen Arbeiten entwickelt wurde.
2D Konzentrationsverteilung des Produkts Acetaldehyd bei der oxidativen Dehydration von Ethanol. Die Position des Katalysators ist in orange dargestellt.
