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Poröse Medien mit definierter Porenstruktur in der Verfahrenstechnik - Modellierung, Anwendungen, Synthese (SPP 1570)
Termin:
31.03.2015
Fördergeber:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat 2010 die Einrichtung des Schwerpunktprogramms 1570 beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen, davon sind im Herbst 2015 die ersten beiden Förderperioden abgelaufen. Für die dritte Förderperiode wird zur Einreichung von Neu- und Fortsetzungsanträgen aufgerufen.
Das Problem der Behandlung von Transportprozessen und Reaktionen in porösen Medien begleitet die Verfahrenstechnik bereits seit den 1930er-Jahren des vorigen Jahrhunderts. Katalysatorträger, Membranen, Adsorbentien, Chromatografiesäulen, zu trocknende Materialien, wie zum Beispiel Kohle oder Torf, sind porös. Die poröse Feststoffstruktur wurde zunächst als effektives Medium modelliert. Zu Beginn der 1950er-Jahre setzte langsam eine detailliertere Modellierung der Porenstruktur ein, die in den 1990er-Jahren einen raschen Aufschwung nahm. Zum ersten Mal wurden von weltweit etwa fünf Gruppen Optimierprobleme anhand von Porenstrukturen gemäß vorgegebener Kriterien gelöst, die klar gezeigt haben, dass sich die Optimierung von Porenstrukturen lohnt, um beispielsweise Ausbeuten von Katalyseprozessen zu erhöhen. Es gab jedoch ein wesentliches Hindernis: Man konnte die optimalen Strukturen nicht gezielt herstellen.
Diese Situation hat sich in den letzten zehn Jahren drastisch geändert. Durch Einsatz neuer Templatetechniken, der Verwendung neuer Precursoren, polymerkontrollierte Phasentrennung mit zum Beispiel Polyethlyenoxid (PEO), Direktschäumungsverfahren sowie lithografischer Methoden etc. ist es nun möglich geworden, Porenstrukturen auf der Nano-, Meso- und Makroskala entsprechend Vorgaben herzustellen. Dadurch wird die kontrollierte Synthese berechneter optimaler Strukturen möglich. In den letzten Jahren wurde daher der Terminus ,,Engineered Porous Materials" geprägt.
Im Schwerpunktprogramm sollen verfahrenstechnische Anwendungen definierter Porenstrukturen untersucht werden. Dazu sollen für bestimmte verfahrenstechnische Aufgabenstellungen optimale Porenstrukturen ermittelt werden, wobei sich diese Strukturen aus den verfahrenstechnischen Fragestellungen ergeben. Dies können zum Beispiel Gastrennungen, chromatografische Trennungen, Trocknung, Stoffaustauschintensivierungen, chemische Reaktionen sein. Unmittelbar mit den Anwendungen im Zusammenhang stehende Modellierungen, wie die Optimierung von Porenstrukturen bezüglich vorgegebener Kriterien, sind erwünscht, ebenso Modellierungen, die Einsichten über den Zusammenhang von Porenstruktur und verfahrenstechnische Eigenschaften geben.
Die benutzten porösen Materialien sollen entsprechend den Vorgaben optimaler verfahrenstechnischer Erfordernisse synthetisiert und dann im Betrieb getestet werden.
Explizit ausgeschlossen sind Katalysatorentwicklung, Materialentwicklung, ausschließliche Syntheseprojekte und anwendungsnahe Entwicklungen. Weiterhin müssen die Projekte einen klaren Bezug zur Verfahrenstechnik aufweisen.

Kontakt:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Kennedyallee 40
53175 Bonn
Professor Dr. Frerich Keil,
Technische Universität Hamburg-Harburg,
Institut für Chemische Reaktionstechnik,
Tel. +49 40 42878-4653,
keil@tu-harburg.de

Weitere Informationen:
http://www.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/info_wissenschaft_15_08/index.html