Industrielle Skalierung Wie Pilotanlagen Chemieverfahren vom Labor in die Produktion bringen

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Ein Verfahren funktioniert im Labor. Lohnt sich jetzt der Bau einer Produktionsanlage? Beim Kunststoffrecycling und bei der Herstellung palmölfreier Fette aus CO₂ zeigt sich, wie Unternehmen auf Pilotanlagen des Fraunhofer CBP Antworten für ihre nächste Investition finden.

In Deutschland und Europa verfügt die Chemieindustrie über eine exzellente Grundlagenforschung. Doch zwischen einer vielversprechenden Technologie im Labor und ihrer wirtschaftlichen Anwendung in der industriellen Produktion liegt häufig eine entscheidende Lücke. Insbesondere bei neuen chemischen Verfahren, die CO? oder erneuerbare Ressourcen als Ausgangsstoffe nutzen, fehlt es oftmals an geeigneter Infrastruktur, um Prozesse unter realistischen Bedingungen zu testen und weiterzuentwickeln.

„Die zentrale Herausforderung liegt weniger in der Entwicklung neuer Technologien als vielmehr darin, den Beleg zu schaffen, dass diese zuverlässig und wirtschaftlich im industriellen Maßstab umsetzbar sind”, sagt Dr. Holger Wondraczek vom Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP.

Eine wichtige Rolle spielen dabei Pilot- und Demonstrationsanlagen. Als verkleinerte Versionen industrieller Anlagen ermöglichen sie es, neue Technologien hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit, Effizienz und Marktfähigkeit zu prüfen. Die gewonnenen Daten schaffen eine belastbare Grundlage für spätere Investitionsentscheidungen. Das Fraunhofer CBP beschleunigt diesen Prozess mit flexibel einsetzbaren Pilotanlagen und interdisziplinärer Expertise. Unternehmen können ihre Verfahren unter realen Bedingungen erproben, ohne dafür selbst eine kostspielige Anlage errichten zu müssen.

Industrielle Skalierung mit vorhandener Infrastruktur

Das Fraunhofer CBP bietet dafür unterschiedliche Möglichkeiten: Unternehmen können ihre Prozesse auf der Multi-Purpose-Pilotanlage testen oder eigene Demonstrationsanlagen auf dem Gelände und der vorhandenen Infrastruktur des Zentrums errichten. Die Betriebsfachleute und Wissenschaftler des CBP bringen dabei Erfahrung mit den Herausforderungen von Skalierungsprojekten ein und helfen, Risiken frühzeitig zu erkennen und zu reduzieren.

„Was wir am Fraunhofer CBP anbieten, ist weltweit nur selten in dieser Form verfügbar”, erklärt Wondraczek. Passt eine vorhandene Pilotanlage zum jeweiligen Verfahren, können Unternehmen nahezu unmittelbar mit den Versuchen beginnen. Auch kundeneigene Demonstrationsanlagen lassen sich auf dieser Basis vergleichsweise schnell realisieren.

Wie das in der Praxis funktioniert, zeigt die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Pruvia. Dessen Verfahren zum thermischen Recycling von Kunststoffen wurde auf einer Anlage auf dem Außengelände des Fraunhofer CBP im großen Maßstab erprobt. Ein weiteres Beispiel ist die Entwicklung einer neuartigen Biotechnologie zur Herstellung palmölfreier Fette aus CO?. Daran arbeitet ein Schwesterinstitut des CBP gemeinsam mit der Mibelle Group. Für die spätere industrielle Anwendung wird das Verfahren auf den Anlagen des CBP pilotiert.

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Eigene Verfahren für eine nachhaltigere Rohstoffnutzung

Neben der Unterstützung externer Industriepartner arbeitet das Fraunhofer CBP auch an eigenen Entwicklungen mit dem Ziel, innovative Verfahren in den industriellen Maßstab zu überführen. Ein Beispiel ist das EthaNa-Verfahren zur ganzheitlichen Nutzung von Raps. Dabei wird aus Rapspresskuchen eine alternative Proteinquelle für die Lebensmittelindustrie gewonnen. Auch die Rapsschalen werden einer weiteren Nutzung zugeführt.

Der nächste Schritt besteht darin, die Forschungsergebnisse gemeinsam mit potenziellen Anwendern in die industrielle Kommerzialisierung zu bringen. „Neben der Auftragspilotierung suchen wir proaktiv den Austausch mit Industriepartnern, insbesondere mit Blick auf regulatorische Anforderungen und neue Märkte für alternative Proteine, die wir mit unseren entwickelten Verfahren adressieren”, so Wondraczek.

Damit zeigt sich: Angewandte Forschung kann einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, neue Technologien aus dem Labor in die industrielle Realität zu bringen. Die Kombination aus geeigneter Infrastruktur, wissenschaftlicher Expertise und enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern schafft die Voraussetzungen, um Innovationen zu skalieren und neue Verfahren wirtschaftlich nutzbar zu machen.

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