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Invite und F3-Factory

Die europäische Chemiefabrik der Zukunft entsteht im Invite-Forschungszentrum in Leverkusen

| Redakteur: Marion Henig

Außenaufnahme der Invite-Forschungseinrichtung. Es steht auf der Werksgrenze zu Bayer und verbindet dadurch die Infrastruktur von Bayer mit allen beteiligten Partnern. (M.Henig/PROCESS)
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Außenaufnahme der Invite-Forschungseinrichtung. Es steht auf der Werksgrenze zu Bayer und verbindet dadurch die Infrastruktur von Bayer mit allen beteiligten Partnern. (M.Henig/PROCESS)

Ortsbesuch in Leverkusen: Neben Batch- und Konti-Produktion ist im Chempark der Grundstein gelegt für einen dritten revolutionären Produktionsweg der Prozessindustrie. Die europäische Branche zieht hier an einem Strang, um beim Wettstreit um die Technologieführerschaft auch weiterhin die Nase vorne zu haben. Eine erste Demoanlage ist im hierfür eröffneten Zentrum Invite bereits aufgebaut.

Leverkusen – Invite, F3-Factory, Co2rrect, Mobidik: Diese Akronyme sind so viel mehr als nur nette Wortspielereien mit Schlüsselbegriffen wie beispielsweise Innovationen, Visionen, Technologien (Invite) oder den englischen Begriffen Fast, Flexible, Futur (F3). Die Begriffe haben eine Kernbotschaft gemeinsam: Um die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Chemie weiter zu steigern, sind innovative Denkansätze und werksübergreifende Kooperationen gefragt. Ein solches offenes Umfeld ist im Chempark Leverkusen entstanden. Das 1500 Quadratmeter große Forschungszentrum Invite beheimatet nicht nur die Mitarbeiter der gleichnamigen Forschungskooperative zwischen Bayer Technology Services (BTS) und der TU Dortmund nach dem Modell der Public Private Partnership. Hier geben sich Vertreter der chemischen und pharmazeutischen Industrie Europas und führender Forschungseinrichtungen die Hand: Arkema, AstraZeneca, BASF, Evonik, Rhodia,... die Liste ist lang. Sie alle sind gekommen, zur feierlichen Eröffnung der Räumlichkeiten und zu zweieinhalb Tagen Dialog über den Stand des F3-Projekts.

"Heute werden wir Zeuge eines großen Innovationsschrittes in Richtung nachhaltiger Chemie. Damit wird für viele, die hier sitzen, ein Traum wahr." BTS-Geschäftsführer Dr. Dirk Van Meirvenne greift in seiner Begrüßungsrede die Stimmung auf, die in den modernen Räumen und nicht zuletzt in den Gesichtern der über 100 geladenen Gästen aus Industrie, Politik und Wissenschaft sichtbar wird.

Energieeinsparungen und Nachhaltigkeit im Mittelpunkt

Energieeinsparungen und Nachhaltigkeit sind die Themen, die im Mittelpunkt der Forschung bei Invite stehen, und zwar in Form von flexiblen und effizienten Produktionseinheiten im Baukastenprinzip. 25 Projektpartner wollen im Rahmen des von BTS koordinierten Forschungsprojekts F3-Factory dieses Produktionskonzept erarbeiten und testen, ob es sich neben Batch- und Konti-Produktion in Europa etablieren könnte.

Die Idee: Modulare Standard-Apparate werden in Containern zusammengefasst, die wiederum zu kompletten Anlagen hintereinander geschaltet werden können (process.de berichtete). Bei Invite soll die technische Machbarkeit bewiesen werden. Ein erste Vertreter dieser "Fabrik der Zukunft" ist bereits in der Halle aufgebaut: Ein Container zur Synthese eines neuen Krebswirkstoffes von Bayer. Im Container sind zwei der fünf nötigen Prozessschritte untergebracht. Er soll im ersten Quartal 2012 in den Testbetrieb gehen. Parallel entsteht ein zweiter Container, der die anderen drei Prozessschritte enthält und die Anlage in den kommenden Monaten komplettieren soll. Das Gespann wird auf eine Produktionskapazität von 2 bis 15 Tonnen pro Jahr ausgelegt, damit wird im Größenverhältnis der späteren Produktion getestet.

Technische Anforderungen an die Container

Das modulare Konzept verfolgt den Anspruch, dass jeder einzelne Container autark arbeitet. So stehen die Projektpartner in der Umsetzung vor neuen Problemen. Der Container enthält beispielsweise ein eigenes Leitsystem, das in der Ex-Zone funktionieren muss. "Diesen Anwendungsfall gab es bisher nicht, manche Bauteile wie Frequenzumrichter gibt es einfach nicht in Ex-Ausführung", beschreibt Lars Frye, der den Bau der Demonstrationsanlage als Projektleiter betreut. Für dieses Problem hat BTS druckfest gekapselte Boxen entwickelt. Eine andere Herausforderung ist der vorgegebene Platz in den Containern. "Eine zentrale Fragestellung ist, wie wir die nötige Technik möglichst platzsparend anordnen können", präzisiert Frye. Zwar werde in der Regel mit Standard-Produkten gearbeitet, Behälter seien jedoch in Sonderausführung verbaut.

Von Erfahrungen wie diesen werden die Kooperationspartner profitieren können, der eigentliche Prozess bleibt jedoch Eigentum des jeweiligen Unternehmens. So wird sichergestellt, dass die einzelnen Partner sich nicht in die Quere kommen und jeder sein spezifisches Know-How schützt. Im Falle der Wirkstoffproduktion in F3-Bauweise ist besonders die drohende Prozessverunreinigung von Stufe zu Stufe zu verhindern. "Das ist alles andere als trivial", so Gerhard Braun, der bei Bayer Pharma die Abteilung Process Research & Development leitet. Braun hofft, dass mit den Containern auch moderne Online-Messtechnik und moderne Analysemethoden Einzug halten werden in die Pharma-Produktion. Die nachchemische Kontrolle könnte hierdurch entfallen.

Wenn sich für den Wirkstoff und dessen Produktion alles wie gehofft positiv entwickelt, könnte es 2016 in den Markt eingeführt werden. Die Ausbeute soll dann auch in der Containerbauweise 75 Prozent erreichen und vergleichbar sein mit der Ausbeute über eine Batch-Produktion. Eingesetzt werden hierfür prozessintensivierte Reaktoren, die mit kleineren Volumina punkten sowie Hochenergie-Mischer aus der Mikroverfahrenstechnik.

Ergänzendes zum Thema
 
Architektur des Invite-Forschungszentrums

Beschleunigte Entwicklungszeit

Doch bis es soweit ist, wird bei Invite zunächst getestet werden, ob und in welchem Ausmaß Energie und Ressourcen durch das neuartige Produktionsverfahren eingespart werden können. Das ist die zentrale Fragestellung des mit EU-Fördergeldern unterstützten 30-Millionen-Euro-Projektes. Ein dritter, nicht zu vernachlässigender Vorteil ist die beschleunigte Entwicklungszeit, die sich die beteiligten Firmen erhoffen. "Die Vision ist, zu 50 Prozent der Kosten produzieren zu können und zu 50 Prozent der Zeit mit neuen Produkten auf den Markt zu kommen", bringt Dr. Thomas Bieringer, Geschäftsführer bei Invite, die Ziele des Projektes im PROCESS-FlipView-Interview auf den Punkt:

weiter zum FlipView "Invite und F3-Factory - Dr. Thomas Bieringer beschreibt die Chemiefabrik der Zukunft.

Weitere Forschungsprojekte bei Invite

Neben F3 gibt es bereits zwei weitere branchenübergreifende Forschungsprojekte unter dem Dach von Invite: Chemie und Energieindustrie wollen in der Forschungsinitiative CO2rrect die CO2-Verwertung mit regenerativen Energien koppeln. Eine zentrale Rolle dabei spielen Wasserstoff und die Entwicklung neuer Elektrolyseanlagen (process.de berichtete). Daneben beschäftigen sich Forscher im Projekt Mobidik mit neuen, ebenfalls modularen Herstellmethoden für die Biotechnologie.

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