Das Projekt "Optimierung von Plattenmodulen fuer die Pervaporation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt Verfahrenstechnik und Energieanlagen, Arbeitsbereich Apparatebau durchgeführt. Konstruktive und verfahrenstechnische Optimierung eines Plattenmoduls fuer die Pervaporation; Flusssteigerungen des Plattenmoduls durch Stroemungsvergleichmaessigung auf der Feed- und Druckverlustminimierueng auf der Permeatseite; Anwendung der Plattenmodule fuer die Entwaesserung von Kohlenwasserstoffen und -gemischen; Konstruktion, Fertigung und Erprobung von Kleinmodulen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Unterstützende Arbeit zur Untersuchung energieeffizienter Grundoperationen zur Aufreinigung von Lösemitteln z. B. im Bereich Phyto- und Lebensmittelapplikationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Wolfgang Koczott Entwicklung, Planung Applikation durchgeführt. Ziel ist es innerhalb des beantragten Projektes, für chemische und biotechnologische Applikationen, die Destillation als Grundoperation durch Mikrosystemtechnik effizienter zu gestalten und in bestehende Produktionsverfahren zu integrieren. Es soll eine methodische Vorgehensweise entwickelt werden, um festlegen zu können, ob und wann es sinnvoll und effizienter ist, die Destillation durch höhere selektive und miniaturisierte Grundoperationen wie Flüssig-Flüssig Extraktion und Chromatographie oder Alternativen wie Pervaporation, Kristallisation/Fällung, die einen drastisch niedrigeren Energieverbrauch haben, zu ersetzen. Das Vorhaben TPTP setzt an diesen Punkten an, um mit Hilfe von mikrostrukturierten Trennoperationen Verbesserungen in der Aufarbeitungseffizienz sowie Skalierbarkeit zu erzielen und somit die Verfahren energieeffizienter und wirtschaftlicher zu gestalten. In diesem Antrag wird ausführlich ein verzahntes Arbeitsprogramm für verschiedene Mitarbeiter sowohl aus universitärer als auch industrieller Anwendung vorgestellt, die sich synergetisch einer klar umschriebenen Thematik mit unterschiedlichen Herangehensweisen stellen und diese auf einer Zeitskala von 36 Monaten aussagekräftig und nachhaltig bearbeiten werden. Das Programm dieses Projektantrages besteht aus 12 Arbeitspaketen, die sich schrittweise, von wohl definierten Fragestellungen zu komplexen Relationen zur Entwicklung von mikrostrukturierten Bauteilen im Produktionsumfeld vorarbeiten. Diese Arbeitspakete sind in 4 Arbeitsabschnitte unterteilt, die jeweils mit einem Meilenstein enden. EPA, vertreten durch Dr. Wolfgang Koczott, unterstützt hierbei die experimentelle und modellbasierte Charakterisierung der jeweiligen Bauteile durch anwenderspezifisches Know-How.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung energieeffizienterer Grundoperationen für chemische und biotechnische Applikationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Thermische Verfahrens- und Prozesstechnik durchgeführt. Ziel ist es innerhalb des beantragten Projektes, für chemische und biotechnologische Applikationen, die Destillation als Grundoperation durch Mikrosystemtechnik effizienter zu gestalten und in bestehende Produktionsverfahren zu integrieren. Es soll eine methodische Vorgehensweise entwickelt werden, um festlegen zu können, ob und wann es sinnvoll und effizienter ist, die Destillation durch höhere selektive und miniaturisierte Grundoperationen wie Flüssig-Flüssig Extraktion und Chromatographie oder Alternativen wie Pervaporation, Kristallisation/Fällung, die einen drastisch niedrigeren Energieverbrauch haben, zu ersetzen. Das Vorhaben TPTP setzt an diesen Punkten an, um mit Hilfe von mikrostrukturierten Trennoperationen Verbesserungen in der Aufarbeitungseffizienz sowie Skalierbarkeit zu erzielen und somit die Verfahren energieeffizienter und wirtschaftlicher zu gestalten. Neben der Projektleitung wird das Institut für Thermische Verfahrens- und Prozesstechnik (ITVP) die mikrostrukturierten Bauteile mit Hilfe von Modellierungswerkzeugen auslegen und entwickeln. Diese werden durch das ITVP nach Diskussion gefertigt und vom ITVP experimentell getestet. Anschließend erfolgt ein Transfer vom Labormaßstab in den Pilotmaßstab mit Hilfe von Mini-/Mikroplant Technologie. Mit Hilfe von physiko-chemischen Simulationen werden Optimierungspotentiale aufgezeigt und abgeleitet. Durch Iterationen zwischen Institut, Invenios und den Anwendern erfolgt eine sukzessive Optimierung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Applikation der Forschungsarbeiten auf die arzneiliche Anwendung (Extraktion für Phytopharmaka)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schaper & Brümmer GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel ist es innerhalb des beantragten Projektes, für chemische und biotechnologische Applikationen, die Destillation als Grundoperation durch Mikrosystemtechnik effizienter zu gestalten und in bestehende Produktionsverfahren zu integrieren. Es soll eine methodische Vorgehensweise entwickelt werden, um festlegen zu können, ob und wann es sinnvoll und effizienter ist, die Destillation durch höhere selektive und miniaturisierte Grundoperationen wie Flüssig-Flüssig Extraktion und Chromatographie oder Alternativen wie Pervaporation, Kristallisation/Fällung, die einen drastisch niedrigeren Energieverbrauch haben, zu ersetzen. Das Vorhaben TPTP setzt an diesen Punkten an, um mit Hilfe von mikrostrukturierten Trennoperationen Verbesserungen in der Aufarbeitungseffizienz sowie Skalierbarkeit zu erzielen und somit die Verfahren energieeffizienter und wirtschaftlicher zu gestalten. In diesem Antrag wird ausführlich ein verzahntes Arbeitsprogramm für verschiedene Mitarbeiter sowohl aus universitärer als auch industrieller Anwendung vorgestellt, die sich synergetisch einer klar umschriebenen Thematik mit unterschiedlichen Herangehensweisen stellen und diese auf einer Zeitskala von 36 Monaten aussagekräftig und nachhaltig bearbeiten werden. Das Programm dieses Projektantrages besteht aus 12 Arbeitspaketen, die sich schrittweise, von wohl definierten Fragestellungen zu komplexen Relationen zur Entwicklung von mikrostrukturierten Bauteilen im Produktionsumfeld vorarbeiten. Diese Arbeitspakete sind in 4 Arbeitsabschnitte unterteilt, die jeweils mit einem Meilenstein enden. Die Firma Schaper und Brümmer GmbH & Co. KG beteiligt sich an diesem Verbundvorhaben, um als anwendungsorientierter Produzent für den pharmazeutischen Produktionsbereich, aktiv an der Integration von mikrostrukturierten Verfahrenseinheiten zu Steigerung der Energieeffizienz mitzuwirken.
Das Projekt "Teilvorhaben: Unterstützende Arbeit zur Untersuchung energieeffizienter Grundoptionen für Bioapplikationen z.B. von therapeutischen Proteinen mit Schwerpunkt im Downstream Processing" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sartorius Stedim Biotech GmbH durchgeführt. Ziel ist es innerhalb des beantragten Projektes, für chemische und biotechnologische Applikationen, die Destillation als Grundoperation durch Mikrosystemtechnik effizienter zu gestalten und in bestehende Produktionsverfahren zu integrieren. Es soll eine methodische Vorgehensweise entwickelt werden, um festlegen zu können, ob und wann es sinnvoll und effizienter ist, die Destillation durch höhere selektive und miniaturisierte Grundoperationen wie Flüssig-Flüssig Extraktion und Chromatographie oder Alternativen wie Pervaporation, Kristallisation/Fällung, die einen drastisch niedrigeren Energieverbrauch haben, zu ersetzen. Das Vorhaben TPTP setzt an diesen Punkten an, um mit Hilfe von mikrostrukturierten Trennoperationen Verbesserungen in der Aufarbeitungseffizienz sowie Skalierbarkeit zu erzielen und somit die Verfahren energieeffizienter und wirtschaftlicher zu gestalten. In diesem Antrag wird ausführlich ein verzahntes Arbeitsprogramm für verschiedene Mitarbeiter sowohl aus universitärer als auch industrieller Anwendung vorgestellt, die sich synergetisch einer klar umschriebenen Thematik mit unterschiedlichen Herangehensweisen stellen und diese auf einer Zeitskala von 36 Monaten aussagekräftig und nachhaltig bearbeiten werden. Das Programm dieses Projektantrages besteht aus 12 Arbeitspaketen, die sich schrittweise, von wohl definierten Fragestellungen zu komplexen Relationen zur Entwicklung von mikrostrukturierten Bauteilen im Produktionsumfeld vorarbeiten. Diese Arbeitspakete sind in 4 Arbeitsabschnitte unterteilt, die jeweils mit einem Meilenstein enden. Sartorius stellt in diesem Projekt den Know-How Träger in membranbasierten Aufreinigungsverfahren für Biomoleküle dar und bringt dieses Wissen in das Projekt ein.
Das Projekt "Kaskadische Nutzung von Biomüll zur Gewinnung von Biobutanol und Biomethan (KASAV)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln, Institut für Umweltbiotechnologie durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines kaskadischen 3-Stufen-Prozesses zur Gewinnung flüssiger und gasförmiger Bioenergieträger aus kommunalen organischen Reststoffen. Das zentrale Element dieses Prozesses bildet ein 2-stufiger ABE Prozess mit einer nachgeschalteten Biogasstufe. Aufbereitetes Hydrolysegas wird gezielt sowohl in der ABE- als auch in der Biogasstufe (internes Biogas upgrading) eingesetzt. Die ABE-Absolutierung erfolgt über einen seriellen Adsorptions-Rektifikations Prozess bzw. über Pervaporation. Der Gesamtprozess wird unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten mittels einer LCA evaluiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verfahrensentwicklung und Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Thermische Verfahrens- und Prozesstechnik durchgeführt. Ziel ist es innerhalb des beantragten Projektes, die Destillation/Rektifikation als Grundoperation durch Mikrosystemtechnik effizienter zu gestalten und in bestehende Produktionsverfahren in Lebensmittel- und Pharmaanwendungen zu integrieren. Des Weiteren soll eine methodische Vorgehensweise entwickelt werden, um festlegen zu können, ob und wann es sinnvoll und effizienter ist, die Destillation/Rektifikation durch höhere selektive Grundoperationen wie Flüssig-Flüssig Extraktion und Mikro-Chromatographie/Adsorption oder Alternativverfahren wie Pervaporation, etc., die einen drastisch niedrigeren Energieverbrauch haben, zu ersetzen. Das Vorhaben EProMiT setzt an diesen Punkten an, um mit Hilfe von mikrostrukturierten Trennoperationen Verbesserungen in der Aufarbeitungseffizienz zu erzielen und somit die Verfahren energieeffizienter und somit wirtschaftlicher zu gestalten. Neben der Projektleitung wird das Institut für Thermische Verfahrens- und Prozesstechnik (ITVP) die mikrostrukturierten Bauteile mit Hilfe von Modellierungswerkzeugen auslegen und entwickeln. Diese werden durch mikroglas nach Vorgabe gefertigt und vom ITVP experimentell getestet. Anschließend erfolgt ein Transfer vom Labormaßstab in den Pilotmaßstab mit Hilfe von Mini-/Mikorplant Technologie. Mit Hilfe von physiko-chemischen Simulationen werden Optimierungspotentiale aufgezeigt und abgeleitet. Durch Iterationen zwischen Institut, mikroglas und den Anwendern erfolgt eine sukzessive Optimierung.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung der Messtechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. durchgeführt. In der vorgestellten Projektidee soll ein neues Verfahren zur Erzeugung von Bioethanol entwickelt werden. Gegenstand des angedachten Forschungsprojektes sind die Untersuchung und die Charakterisierung der Fermentationsstufe bei Einsatz realer Gärsubstrate. Darüber hinaus sollen neue innovative Inline-Prozessmesstechniken auf Basis akustischer und dielektrischer Spektroskopie angewendet, sowie die Fermentation mit einer Pervaporationsstufe zur Aufreinigung der entstehenden Produktströme gekoppelt werden. Ziel ist die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen Gesamtkonzeptes. Wesentliche Vorteile des neuen Verfahrens sind eine unsterile, quasikontinuierliche Betriebsweise, eine Verkürzung der Fermentationsdauer, ein kontinuierlicher Produktaustrag sowie eine hohe Einsparung von Prozessenergie. Das Gesamtkonzept soll durch seine Innovation und Wirtschaftlichkeit eine Konkurrenz zu den derzeitig eingesetzten Verfahren darstellen. Die Forschungspartner entwickeln das hierzu notwendige Fermentations-Know-how (Hochleistungs-Sequencing-Batch-Reaktor-Technologie), die Inline-Prozessmess- und Steuerungstechnik sowie eine fortschrittliche Produktaufarbeitung durch Pervaporation. Die Forschungsarbeiten zur Fermentations- und Messtechnik beinhalten die Installation eines prozessadaptierten Laborfermenters im 10-Litermaßstab und die Ausrüstung dieses Fermenters mit einem innovativen Multisensorsystem für die Charakterisierung des Fermenterinhaltes, der Gasphase des Fermenters und des Destillates der Gasphase. Die wissenschaftlichen Ergebnisse des Vorhabens fließen in andere Folgeprojekte ein, wodurch während des Projektes neu erlangtes Know-how verbreitet werden kann. Eine Vermarktung von Teilergebnissen ist möglich. Nach Projektende steht eine Musteranlage für den weiteren Vertrieb des HSBR-Verfahrens, inklusive Produktaufbereitung und der entsprechenden Peripherie, zur Verfügung. Mit den erzielten Ergebnissen sollte auch eine internationale Vermarktung möglich sein.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Pervaporation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Institutsteil Hermsdorf durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes soll ein neues Verfahren zur energetisch effizienten Erzeugung von Bioethanol entwickelt werden. Im Fokus der Arbeiten des Fraunhofer IKTS stehen die Aufarbeitung und Reinigung des Ethanols aus den ethanolhaltigen Produktströmen der HSBR-Fermentation durch Pervaporation mit hydrophoben, ethanolselektiven ZSM-5 Zeolithmembranen. Den ethanolhaltigen Produktströmen der HSBR-Fermentation wird mit diesen Membranen ein angereichertes Ethanol-Wasser-Gemisch entzogen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen die systematische Untersuchung des Foulingverhaltens und die Weiterentwicklung der Membranen und des Pervaporationsprozesses. Die am IKTS durchzuführenden Arbeiten können in 5 Unterpunkte eingeteilt werden: 1. Untersuchung des Membranfoulings mit realen Produktströmen der HSBR-Fermentation, 2. die Entwicklung an diese Gemische angepasster Membranen, 3. die Entwicklung größerer Filterelemente, 4. die ausführliche Charakterisierung dieser Filterelemente durch Trennexperimente und alternative Testverfahren und 5. die Verfahrensentwicklung der Pervaporation mit Zeolithmembranen an realen Produktströmen. Interessant ist das Membranverfahren insbesondere für kleinere und mittlere Anlagen zur Bioethanolproduktion. Der Energieaufwand könnte verringert und im Gegensatz zur konventionellen Destillation/Rektifikation könnte hier auf die Verwendung von Dampf verzichtet werden. In Verbindung mit den bereits am IKTS entwickelten hydrophilen NaA Zeolithmembranen soll das Ethanol energetisch effizient, ausschließlich auf Basis von Membranprozessen angereichert und über den azeotropen Punkt auf Endqualität entwässert werden
Das Projekt "Polygeneration von Bioethanol, Biogas, Strom und Wärme durch die Betreibergemeinschaft Sun Power Plant Project GesbR S3P" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landtechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Analyse der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Produktion von Treibstoff-Bioethanol in der Region Harmansdorf/Rückersdorf (NÖ), Teilnehmer an der Leaderregion 10 vor Wien. Entgegen der allgemeinen Tendenz den regenerativen Energieträger Bioethanol in Großanlagen unter Einsatz von fossiler Energie zu erzeugen, soll in diesem Projekt die Realisierbarkeit einer dezentralen Kleinanlage untersucht werden, deren Energiebedarf durch nachwachsende Rohstoffe gedeckt wird. Im Hintergrund stehen vielfältige ökologische Überlegungen, die bei der Rohstofferzeugung mit nachhaltigen Fruchtfolgekonzepten auf regionalen Anbauflächen beginnen und über biogene Reststoffverwertung zur Wärmeversorgung gehen, die z. B. zu innovativen Verschaltungskonzepten der Bioethanol- mit Biogasanlagen führen. Der Kreis schließt sich beim ökologisch durchdachten Düngemanagement mit Biogasgülle-Reststoffen. In technischer Hinsicht besteht bei Kleinanlagen Optimierungsbedarf bei der verhältnismäßig schlechten Energieeffizienz, welche durch bessere Wärmeintegration von einzelnen Anlagenteilen erhöht werden soll. Da die technische Umsetzung von Verfahrensschritten auch stark von den anfallenden Kosten abhängt, werden wirtschaftliche Lösungswege gesucht. Als Beispiel die Adsorption, die in Anlagen mit hohen Kapazitäten Stand der Technik zur Ethanol-Absolutierung ist. In Kleinanlagen ist diese Methode zu teuer. Als äußerst interessante Alternative bieten sich, aufgrund der Modulbauweise, Membrantrennverfahren wie Dampfpermeation oder Pervaporation an. Der Feed kann bei der Dampfpermeation direkt dampfförmig von der Rektifikation kommend zugeführt werden, bei der Pervaporation in flüssigem Zustand. Die optimale Membrantechnik-Variante wird theoretisch ermittelt und anschließend in praktischen Versuchen getestet. Die Deckung des Eigenenergiebedarfs der Bioethanol-Anlage durch nachwachsende anstelle von fossilen Rohstoffen ist ein entscheidender Eckpfeiler des Projektes. Das innovative Anlagenkonzept sieht die Koppelung der Bioethanol- mit einer Biogasanlage vor. Durch die Vergärung des Destillationsrückstandes (Schlempe) aus der Bioethanolerzeugung in der Biogasanlage wird Biogas erzeugt, das durch direkte thermische Nutzung den Energiebedarf der Bioethanolanlage deckt. Daneben besteht die Möglichkeit der Biogas-Verstromung in einem BHKW oder einer Kleingasturbine, wobei die anfallende Abwärme die Bioethanolanlage versorgt. Abhängig von der gewählten Variante reicht die Menge an verfügbarer Schlempe als alleiniges Biogas-Substrat nicht aus, um die 100 prozentige Wärmebedarfsdeckung der Bioethanolanlage zu erreichen. Daher werden der Schlempe verschiedene Co-Substrate beigemischt, um deren Potenzial zur Erhöhung der Biogasausbeute in Batch, sowie kontinuierlichen Versuchen zu testen. Neben der Bestimmung der optimalen Fermentationsparameter soll die anfallende Biogasgülle hinsichtlich ihrer Düngerqualität für die lokalen Gegebenheiten optimiert werden.
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