Fluidverfahrenstechnik

  Fluidverfahrenstechnik Intro AVT
 

Schwerpunkte FVT

  • Niedrig-Energie Trennverfahren
  • Aufreinigungsstrategien für biotechnologische Prozesse
  • Prozessintensivierung in der Extraktion
 

Der Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik (AVT.FVT), seit September 2014 unter der Leitung von Prof. Andreas Jupke, beschäftigt sich mit der Auftrennung und Reinigung von Komponenten in fluiden Gemischen. Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten des Lehrstuhls für Fluidverfahrenstechnik liegt auf der Weiterentwicklung der Niedrig-Energie-Trennverfahren. Es werden etablierte aber auch innovative thermische Trennverfahren im Bereich der Grundlagenforschung, der anwendungsnahen Optimierung und der apparativen Umsetzung untersucht.

Forschungsschwerpunkte

Die biotechnologische Herstellung von Chemikalien durch Fermentation oder Biokatalyse ist ein entscheidender Aspekt um petrochemisch gewonnene Bausteine für Produkte wie Polymere und Kraftstoffe zu ersetzen. Eine der Hauptherausforderungen bei Bio-Prozessen ist die effiziente Abtrennung der Chemikalien. Durch den Einsatz wässriger Systeme und die in Bioprozessen häufig auftretenden niedrigen Produktkonzetrationen, sowie die Präsenz von Biomasse und komplexen Medienbestandteilen machen die Aufreinigung häufig sehr aufwendig und energieintensiv. Dies hat signifikanten Einfluss auf die Herstellungskosten und beeinträchtigt so die Wettbewerbsfähigkeit biotechnologisch hergestellter Produkte.

Der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten der AVT.FVT liegt daher auf den Niedrig-Energie-Trennverfahren Extraktion, Kristallisation, Adsorption und Chromatographie, mit Focus auf dem Einsatz in biotechnologischen Prozessen. In dem derzeit entstehenden Forschungsgebäude "Next Generation Processes and Products – NGP²" wird eine Bioraffinerie im Technikums-Maßstab gebaut. In dieser Bioraffinerie soll, zusammen mit den anderen Lehrstühlen der Aachener Verfahrenstechnik und externen Partnern, Forschung auf dem Gebiet von Biomasseaufschluss und -verarbeitung im technischen Maßstab durchgeführt werden.

Weitere Forschungsthemen im Bereich der Extraktion sind die modellbasierte Apparateauslegung und die Phytoextraktion, die die Gewinnung von wertvollen Komponenten aus Pflanzen ermöglicht. Desweitern werden auch innovative Ansätze zur Intensivierung von Extraktionsprozessen wie die Phasentrennung im Zentrifugalfeld, reaktive Mehrphasensysteme und der Einfluss von Partikeln an flüssig-flüssig Grenzflächen untersucht.

Wir bieten Abschlussarbeiten in folgenden Themengebieten an:

  • Simulation der Fluiddynamik (u.a. CFD) und Untersuchung von Koaleszenz und Spaltungsphänomene in Extraktionsapparaten (Benedikt Weber):

Simulative Arbeiten zur Fluiddynamik in verfahrenstechnischen Anlagen (besonders Extraktionskolonnen), um diese effizienter gestalten zu können. Theoretische Arbeiten zur Strömungssimulation und zum Populationsverhalten von Tropfen in Extraktionsapparaten.

  • Innovative Prozesskonzepte in der Extraktion durch Einsatz von Mikrogelen (Miriam Faulde):

Experimentelle Arbeiten zu Stofftransport, Koaleszenz- und Sedimentationverhalten in Mikrogel-stabilisierten Zweiphasensystemen. Theoretische Arbeiten im Bereich der Simulation (CFD) von Grenzflächenphänomen und dem Einfluss von Mikrogelen auf flüssig-flüssig Grenzflächen.

    Experimentelle und simulative Arbeiten im Bereich der Extraktion hochwertiger Substanzen aus pflanzlichen Ausgangsstoffen (Phytoextraktion). Experimentelle Arbeiten im Bereich der Aufreinigung von Naturstoffextrakten.
    Theoretische Arbeiten im Bereich der Charakterisierung von Pflanzeninhaltsstoffen.

    Praktische und theoretische Arbeiten zu aktuellen Trennproblemen in Bioraffinerieprozessen. Von der Fraktionierung des Feedstock bis hin zur gezielten Abtrennung von Endprodukten. Einbindung und Kopplung von Extraktionsprozessen in den Gesamtprozesse.

    • Flüssig/Flüssig-Separation / Phasentrennung bei höheren Schwerekräften (Armin Eggert):

    Praktische und theoretische Arbeiten zur Abbildung der Phasentrennung (Sedimentation und Koaleszenz) bei höheren Schwerekräften. Entwicklung innovativer Messtechniken zur Quantifizierung von Modellparametern bei der Flüssig/Flüssig-Separation in Zentrifugen.

    Experimentelle Arbeiten zur Bestimmung von Stofftransportverläufen bei hohen Drücken und Temperaturen unter Einsatz spektroskopischer in-situ Analysemethoden, Inbetriebnahme einer neuen Reaktionsmesszelle zur Vermessung von Reaktionskinetiken in katalytischen Mehrphasensystemen, Modellierung von Stofftransport und Reaktionskinetik (MatLab, gProms) als Basis für ein modellbasiertes Apparatedesign.

    Publikationen Fluidverfahrenstechnik