Aufarbeitungstechnologien

In der Natur liegen die meisten organischen und anorganischen Stoffe, die der Mensch als Ausgangssubstanzen für Produkte gewinnt, als Stoffgemische vor. Auch bei der chemischen Synthese entstehen in der Regel Stoffgemische oder Produkte, die mit Nebenprodukten verunreinigt sind. Eine Schlüsselaufgabe bei den meisten Prozessen in Chemie und Biotechnologie ist daher die Abtrennung von Molekülen aus Gemischen, entweder zur Gewinnung oder Aufreinigung von Stoffen oder zur Entfernung störender Nebenprodukte.

Das Fraunhofer IGB hat eine breite Palette verschiedenster Trennverfahren etabliert und hält entsprechende Apparate und Anlagen sowohl im Labor- als auch im Pilotmaßstab vor. Membran- und Adsorptionsverfahren, elektrophysikalische und thermische Verfahren, aber auch Kristallisations-, Extraktions- und Chromatographieverfahren werden im Rahmen eigener Forschungsarbeiten ständig weiterentwickelt und für verschiedene Anwendungen optimiert.

Ein Alleinstellungsmerkmal unseres Instituts ist die Möglichkeit, diese Verfahren – ggf. mit anderen klassischen Verfahren wie Zentrifugation oder Flotation – flexibel zu kombinieren und in Prozessketten zu integrieren. Dieses Know-how kann auch zur Behandlung von Wasser, für das Recycling oder in der Lebensmitteltechnologie genutzt werden.

Etablierte Trennverfahren

Membranverfahren

Am Fraunhofer IGB entwickeln wir neuartige Membranen für die Behandlung wässriger Lösungen (Membranadsorber für die Abtrennung von Mikroschadstoffen oder Schwermetallen, Membranen für die Vowärtsosmose) und für die Gastrennung (Abtrennung von O2). Außerdem arbeiten wir an der Entwicklung von Membranreaktoren, die die direkte Integration von chemischen Reaktionen mit Stofftrennungen erlauben.   

Weiterführende Information zum Thema

 

Adsorption

Am Fraunhofer IGB werden polymere Partikel mit funktionellen Oberflächen entwickelt, um Wertstoffe oder Mikroschadstoffe selektiv zu binden. Dazu werden eigene Polymere z. B. über Miniemulsionspolymerisation zu Partikeln verarbeitet. Es können aber auch Biomaterialien wie Chitosan gezielt funktionalisiert werden.

Weiterführende Information zum Thema

 

Stofftrennung durch elektrische Felder

Bei einer Reihe am IGB neu entwickelter Verfahren basiert die Stofftrennung auf der Wechselwirkung geladener Teilchen mit einem elektrischen Feld. Die Bewegung von Ionen und Molekülen im elektrischen Feld wird maßgeblich durch ihre Ladung und Mobilität bestimmt. Das heißt, ihre Trennung erfolgt anhand der elektrophoretischen Eigenschaften. Das IGB entwirft für unterschiedliche Anwendungen verschiedene, auf die Erfordernisse des jeweiligen Trennproblems zugeschnittene Verfahren, z. B. Free-Flow-Elektrophorese, Elektro-Membranfiltration und Elektrodialyse.

Weiterführende Information zum Thema

 

Thermische Trennverfahren

Auch bei diesen Prozessentwicklungen verfolgen wir das Ziel einer möglichst hohen Effizienz. Ein wichtiger Faktor hierbei ist die Kombination von Funktionalitäten in einem einzigen Prozessschritt. Beispielhaft sei hier die Trocknung mit integrierter Rückgewinnung volatiler Stoffe genannt.

Weiterführende Informationen zum Thema

 

Chromatographie-Verfahren

Für die Entwicklung und Durchführung von Aufreinigungsverfahren für Proteine in bakteriellen oder eukaryontischen Fermentationsbrühen sowie sonstigen proteinhaltigen Flüssigkeiten stehen verschiedene chromatographische Verfahren im präparativen und analytischen Maßstab zur Verfügung.

Weiterführende Informationen zum Thema

Fermentativ hergestellte Biotenside und Basischemikalien werden ebenfalls über chromatographische Verfahren aufgereinigt. Mannosylerythritollipide beispielsweise werden zunächst durch Separation und Extraktion aus der Fermentationsbrühe gewonnen. Zur Trennung von ölhaltigen Reststoffen wird das Extrakt über Chromatographie (stationäre Phase: Kieselgel, mobile Phase: Lösemittel) aufgearbeitet.