Was in früheren Zeiten vielfach als Zauberei und Magie angesehen wurde, ist in der modernen Verfahrenstechnik praktischer Alltag. Mithilfe ausgeklügelter Rezepturen, Reaktionen und Prozesse werden Materialien hergestellt, in unterschiedliche Phasenzustände überführt, getrennt und gereinigt. Viele der Vorgänge sind inzwischen gut verstanden und erklärbar, aber das Forschungsfeld ist in ständigem Wandel und bringt neue Verfahren, Prozesse und Materialien hervor. Diese werden in der Anwendung dringend gebraucht, um den globalen Herausforderungen in Bereichen wie Klima, Mobilität oder Recycling entgegen zu treten.

Auf dem Thementag „Wie Verfahrenstechnik die Welt verändert“ des KIT-Business-Clubs am 19. November 2024 bekamen rund 40 Vertreterinnen und Vertreter aus 16 Unternehmen einen Einblick in die Vielzahl unterschiedlicher Themen und Labore aus sechs Instituten des KIT und konnten sich ein anschauliches Bild von deren Forschung machen.

Flüssigmetalle – Ermöglichungstechnologie für die Dekarbonisierung?

Den Auftakt des Nachmittags machte Prof. Thomas Wetzel vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) mit einer Vorstellung des Potenzials von Flüssigmetallen für die Dekarbonisierung von Hochtemperaturprozessen. Die hohe Wärmeleitfähigkeit und Temperaturstabilität dieser Materialien erlauben den Einsatz als Wärmetransportmedium und zur Wärmespeicherung bei Temperaturen jenseits 500 Grad Celsius bis aktuell 1.200 Grad Celsius. Damit entstehen neue Möglichkeiten zur Abwärmenutzung und Einbindung von fluktuierenden erneuerbaren Energien. Noch einen Schritt weiter gehen Prozesse, bei denen Flüssigmetalle als Reaktionsmedium die Erzeugung emissionsfreien Wasserstoffs aus Methan oder sogar die Zerlegung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) in festen Kohlenstoff und Sauerstoff ermöglichen. Neben der Erforschung der Prozesse selbst sind dabei die Entwicklung von geeigneten Komponenten und Messtechniken (Stichwort Korrosion) sowie die Ermittlung von Einsatzmöglichkeiten für die entstehenden Kohlenstoffmodifikationen wichtige Fragen auf dem Weg zur breiten Anwendung.

Drei Teile für ein Ganzes

Prof. Daniel Banuti ging in seinem Vortrag auf den Dreiklang der Themen für eine Zukunft mit erneuerbaren Energien an seinem Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) ein: Wärme – Wasserstoff – Resilienz. In allen drei Themenfeldern verfügt das Institut über langjährige Erfahrung, sei es in der H₂-Sicherheit, im Betrieb H₂-getriebener Fahrzeuge und der Nutzbarmachung von Prozesswärme oder Geothermie. Entscheidend ist aber die Betrachtung eines resilienten Gesamtsystems. „Heat is Half!“, wie Prof. Daniel Banuti betonte. Wärme macht rund die Hälfte unseres Energiebedarfs aus und die Herausforderungen in diesem Sektor sind groß.

Der Zauber von Nullen und Einsen

Bessere Simulationen und digitale Methoden werden Innovation und Transformation in der Verfahrenstechnik begleiten und beschleunigen, unterstrich Prof. Gregor Wehinger vom Institut für Chemische Verfahrenstechnik (CVT) in seinem Vortrag. Der digitale Zwilling als flexibler und kostengünstiger Doppelgänger ist nicht nur das Ziel, sondern auch notwendig für ein effizientes und integriertes Design von komplexen Prozessen bestehend aus chemischen Reaktionen, Transportvorgängen, Wärmemanagement und weiteren Rahmenbedingungen. Nicht zuletzt spielen anschauliche Modelle in Form von Virtual- oder Augmented-Reality-Darstellungen auch für die moderne Lehre eine große Rolle.

Die Bedeutung der Digitalisierung im Bereich Chemie und Verfahrenstechnik wurde durch die abschließende Führung am IFG sowie am Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS) von Prof. Stefan Bräse nochmals deutlich: Das konsistente Abbilden eines Reaktionsverfahrens im Datenraum, vom digitalen Laborbuch über die Automatisierung des Labors und Auswertung der Ergebnisse bis hin zur Bereitstellung der Daten in Repositorien vereinfacht nicht nur den Ablauf, es ermöglicht auch erst den Einsatz des aktuell mächtigsten Allzwecktools: Künstlicher Intelligenz.

Ergänzt wurden die spannenden Einblicke in die Forschung durch die beiden Ausgründungen Catavis und Phabioc aus dem KIT, die mit neuen Ansätzen zu Katalyse und Analytik bald auf dem Markt Fuß fassen möchten. Es war insgesamt ein inspirierender Thementag, bei dem sich viele neue als auch etablierte Akteure des KIT vorstellen konnten und wieder einmal das breite Spektrum der Forschung am KIT deutlich wurde. Zwischen den Vorträgen und während den Führungen entwickelte sich ein reger Austausch mit viel Netzwerken zwischen und unter den Vertreterinnen und Vertretern aus Wirtschaft und Wissenschaft. Es sind diese Formate, mit denen der KIT-Business-Club den passenden Rahmen spannt, um die Chancen und Notwendigkeiten einer intensiven Zusammenarbeit zwischen diesen Vertretenden zu schaffen. Das spiegelt sich auch im Feedback wider: Auf dem Thementag verwandeln sich Neugier und Interesse in Wissen und Ideen. Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden.