Mit der F³ Factory in die Zukunft der Chemieproduktion

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Wettbewerb in einem Boot

Buchholz: „Die Produkte der Einzelpartner sind so ausgewählt, dass es in keinem Fall eine direkte Konkurrenz gibt, dadurch können sich die Partner sehr frei austauschen.“ So beschäftigt sich BASF mit der lösemittelfreien Polymerisation, Rhodia entwickelt neue Kunststoffe und Evonik arbeitet an einer Monoplant für Monomere und Intermediate. Den wichtigen Part nachwachsender Rohstoffe übernimmt Arkema mit der Entwicklung von Acrolein bzw. Arcoleinvorstufen aus Biomasse. Die Universitäten verfolgen apparative Ansätze. Das Forschungszentrum Karlsruhe konzentriert sich auf Mikroverfahrenstechnik. Der Fachbereich Fluidverfahrenstechnik der Ruhr-Universität Bochum hat sich die Entwicklung modularer Trennapparate vorgenommen. Schwerpunkt sind dabei Destillationsverfahren und die Adsorbtion, um Wertstoffe aus Abgasen zurückzugewinnen. Ziel sei es, erläutert Prof. Dr. Marcus Grünewald, Vertreter der Ruhr-Universität Bochum im Konsortium, die turmhohen Destillationskolonnen zu Modulen zu schrumpfen und für das geplante Plug-and-Play-System tauglich zu machen.

Wirtschaftlichkeit im Visier

Mit F³ will die Chemie nicht nur flexibler sondern auch wirtschaftlicher werden. Energie- und Rohstoffverbrauch sollen ebenso sinken wie die Umrüstzeiten. Berechnungen zufolge schlummert bei der Herstellung einer typischen Chemikalie ein Reduktionspotenzial, das beim Energieverbrauch bis zu 40% beträgt und beim Rohstoffeinsatz bis zu 30%. „Im Kern geht es darum, Verfahren zu integrieren, die besonders hohe Effizienzsprünge erwarten lassen“, sagt Grömping. Das wiederum bedeutet nichts anderes als Prozessintensivierung, dem Universalansatz für Effizienz und Ressourcenschonung, dem sich mittlerweile die komplette Großchemie verschrieben hat. Zum Teil bereits im Einsatz sind Mikroreaktionstechnik oder Hybridverfahren, wie die Reaktivdestillation. Diskutiert werden aber auch neue Verfahren, wie etwa die Mikrowellensynthese oder der Ersatz von Lösemitteln durch ionische Flüssigkeiten oder überkritisches Wasser. Einer Studie von Dominique Roberge (Lonza) zufolge, können 20% aller Reaktionen der Feinchemie vom Einsatz prozessintensivierender Maßnahmen profitieren.

Projekt soll Basis legen

Dabei wollen die F³-Entwickler das Rad nicht komplett neu erfinden, jeder Partner verfügt über Einzellösungen, die aber derzeit in den jeweiligen Unternehmen ein Inseldasein fristen. Das Projekt soll jetzt die Basis für eine weitere Implementierung dieser und künftiger Anwendungen legen. Einige Projektpartner bringen Erfahrungen aus Vorgängerprojekten mit. So waren Evonik und Procter & Gamble z.B. bereits beim europäischen Impulse-Projekt, das Prozessintensivierung und Mikroverfahrenstechnik miteinander verheiraten sollte, mit dabei. Und in Deutschland hat das Forschungsprojekt Mikrochemtec zwar einen herstellerübergreifenden Baukasten für die Mikroverfahrenstechnik entwickelt, aber die Umsetzung blieb auf Einzelunternehmen beschränkt. „Diesmal ist das Konzept weitreichender“, erklärt Buchholz. Hand in Hand mit der Koordinationsaufgabe geht nämlich der Aufbau des Democenters, das derzeit im Chemiepark in Leverkusen entsteht und nach der Fertigstellung Anfang 2011 den Proof-of-Concept für die technische Machbarkeit des Konzepts liefern soll. Die eigentliche Arbeit fängt aber erst danach an. Dann muss sich nämlich zeigen, ob F³ die Welt der chemischen Produktion revolutioniert oder wieder in der Schublade verschwindet.

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