Projekte aus dem Innovationsfeld Nachhaltige katalytische Prozesse

Kosteneffiziente Umwandlung von Kohlendioxid in Feinchemikalien

Ziel des CELBICON-Projektes ist die Entwicklung von neuen »CO₂-to-chemicals«-Technologien. Dieses Ziel wird durch die Kombination aus Absorption von CO₂ aus der Luft, elektrochemischer CO₂-Umsetzung zu C1-Intermediaten und einer abschließenden Fermentation der Intermediate zu höherwertigen Chemikalien erreicht.

Umwandlung von CO₂ aus südafrikanischen Kohlekraftwerken in mehrere Produktströme mithilfe von grünem Ammoniak und Wasserstoff

Südafrikas Kohlekraftwerke emittieren nicht nur große Mengen CO₂, sondern auch gesundheitsschädliche Stickoxide (NO_x), Schwefeloxide (SO_x) und Feinstaub. Damit Kohle bis zum vollständigen Umstieg auf erneuerbare Energien auf möglichst umweltverträgliche Weise genutzt werden kann, sollen die Komponenten des Rauchgases mit dem Programm CoalCO₂-X^TM für eine kreislauforientierte Herstellung von Produkten wie Diesel und Düngern nutzbar gemacht werden.

CO₂-basierte Elektrosynthese von Ethylenoxid

Ziel des Projekts CO₂EXIDE ist die Etablierung eines elektrochemischen, energieeffizienten und nahezu CO₂-neutralen Verfahrens zur Herstellung von Ethylen aus CO₂, Wasser und erneuerbaren Energien. Einer der zentralen Schritte ist die Entwicklung eines neuartigen Elektrolyseurs, der eine gleichzeitige Reaktion auf Anode und Kathode ermöglicht, die energie- und ressourceneffizienter ist.

Dimethylfuran als nachhaltiges Folgeprodukt von 5-Hydroxymethylfurfural: Herstellung und Anwendungen eines biobasierten Lösungsmittels

Ziel des Projekts DiMeFu ist die weitere Optimierung und die anschließende Hochskalierung eines in der Arbeitsgruppe von Prof. Muhler entwickelten heterogen katalysierten Prozesses. Im Rahmen eines DFG-Vorgängerprojekts wurde 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) mittels neuartiger Pd-basierter Katalysatoren geträgert auf N-dotiertem Kohlenstoff und unter milden Reaktionsbedingungen unter Zuhilfenahme von Ameisensäure erfolgreich zu Dimethylfuran (DMF) umgesetzt.

Kreislauforientierte und wirtschaftliche Erzeugung von Kraftstoffen mit Strom aus erneuerbaren Energien

Ziel des EU-Projekts EcoFuel ist die Entwicklung der nächsten Generation erneuerbarer Kraftstoffe, die mittels erneuerbarer Energien aus CO₂ hergestellt werden. Dazu will das Projektkonsortium eine neuartige durchgängige Prozesskette demonstrieren, die die Energieeffizienz bei der elektrochemischen Herstellung von synthetischem Kraftstoff aus CO₂ und Wasser deutlich verbessert.

Technologien für die Kläranlage der Zukunft

»Grünes« Methanol kann aus CO₂ und erneuerbarer Energie hergestellt werden. Dadurch liegt sein Einsatz als zentraler Rohstoff einer nachhaltigen chemischen Industrie mit enormem Potenzial auf der Hand. Insbesondere die aktuellen politischen Rahmenbedingungen bieten Platz für diesen klimapositiven Ansatz. Vor diesem Hintergrund wurde das vom BMBF und Fraunhofer geförderte Verbundvorhaben EVOBIO im Folgeprojekt EVOBIO-Demo von einem Fraunhofer-Konsortium bestehend aus IGB, UMSICHT und IMW weitergeführt. Im Vordergrund steht die Weiterentwicklung einer biotechnologischen Produktionsroute für organische Säuren aus Methanol.

Evolutionäre bioökonomische Prozesse

»Integrative Nutzung von Stoffströmen zur Herstellung optimierter Materialien für innovative Produkte in bioökonomischen Prozesskreisläufen«

Weltweit führen Wertschöpfungs- und Produktionsprozesse zu schädlichen Emissionen und nicht verwertbaren Abfällen und Abwässern. Im Projekt EVOBIO wurden daher Verfahrenskonzepte entwickelt und exemplarisch demonstriert, um Stoffströme, Materialien und Produkte vollständig nutzen zu können – in nachhaltigen, ressourcenschonenden bioökonomischen Prozesskreisläufen und durch rückstandsfreie Wiederverwendung der eingesetzten Ressourcen.

Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization

Die chemische Industrie ist für eine Vielzahl industrieller Wertschöpfungsketten unverzichtbar und einer der wichtigsten Impulsgeber für neue Produktentwicklungen und Innovationen. Globale Herausforderungen in den Bereichen Klimaschutz, Energie- und Ressourceneffizienz, gepaart mit den Forderungen aus Gesellschaft und Politik nach einer grünen, nachhaltigen Chemie, haben dazu geführt, dass sich die chemische Industrie ehrgeizige Ziele gesetzt hat, um ihre Produktionsprozesse zu defossilisieren und eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung zu etablieren. Diese Transformation erfordert große Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen.

Grüne Ammoniakproduktion in Marokko

Ammoniak wird in großen Mengen zur Produktion von Düngemitteln benötigt. Im Auftrag des marokkanischen Düngemittelherstellers OCP hat das Fraunhofer IGB, gemeinsam mit dem Fraunhofer IMWS neue Technologien zur nachhaltigen Produktion von Ammoniak untersucht.

Fortschrittliche Kohlenstoffmaterialien aus Bioabfall: Nachhaltige Wege zur Förderung innovativer grüner Technologien

Das Forschungsfeld konzentriert sich auf die Herstellung von Carbonmaterialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe sowie deren Weiterentwicklung zum Katalysator oder Adsorbermaterial für High-Performance- Anwendungen.

Elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid – Weiterentwicklung in internationalem Großprojekt

Wasserstoffperoxid (H₂O₂) ist ein umweltfreundliches und in der Chemieindustrie weit verbreitetes Oxidationsmittel. Die klassische Herstellungsmethode ist jedoch teuer und nicht für eine dezentrale Anwendung geeignet. Im Projekt CO₂EXIDE wurde bereits ein alternatives elektrochemisches Verfahren zur anodischen Oxidation in einer kontinuierlichen Fließzelle entwickelt.