PIUS in der chem. Industrie Flashcards
Entwicklung der chemischen Industrie
Der bedeutendste Wirtschaftsstandord ist China, sowie Asien generell. Dominanz wird sich vsl. weiter ausbauen, während die EU27 Staaten an (prozentualer) Bedeutung verlieren werden.
Die chem. Industrie soll einen Umsatzwachstum von 3,5 Billionnen bis zu 6.2 im Jahre 2030 erleben.
DE nach China und den USA der 3. wichtigste Standort
Produktionsanteile Deutschland
26% - Spezialchemikalien
22% - Pharmazeutika
20% - Polymere
16% - Petrochemikalien
9% - anorg. Grundchemikalien
7% - Wasch- und Körperpflegemittel
Feinchemikalienanteil 55%
Feinchemikalien
Feinchemikalien
OFC: Organic Fine Chemicals – Organische Feinchemikalien
▪ Chemische, Pharma-, Agrar-Zwischenprodukte
▪ Produkte mit hoher Wertschöpfung
▪ Produziert in kleinen Mengen (→ hauptsächlich Batchprozesse)
▪ Produziert in Mehrzweckanlagen
Beispiele:
▪ Organische Farbstoffe und Pigmente
▪ Vitamine
▪ Düfte und Aromen
▪ Biozide und Pflanzenschutzmittel
▪ Weichmacher
Probleme:
Aufwendige Synthese macht Feinchem. teuer und abfallintensiv!
Umsetzungsmaßnahmen PIUS - chem. Industrie
▪ Reaktionstechnik
* alternative konventionelle Routen
* Elektrochemische Reaktionswege
▪ Prozessintensivierung
▪ Neuartige Techniken
* Biotechnologie
▪ Alternative Verfahren (Up- und Downstreaming)
▪ Recycling
Grüne Chemie
Förderung alternativer Synthesewege und alternativer Reaktions-bedingungen zur
Verminderung der Umweltauswirkungen nach den 12 Prinzipien
Prinzipien der grünen Chemie
- Prävention
- Atomökonomie
- weniger gefährliche Synthesewege
- Design sicherer Chemikalien
- sicherere Lösungsmittel und Hilfsstoffe
- energieeffizientes Design
- Verwendung erneuerbarer Ausgangsstoffe
- Vermeidung unnötiger Derivatisierung
- Katalyse
- natürlich abbaubare Chemikalien
- Echtzeitüberwachung der
Verschmutzungsprävention - grundsätzliche Risikovermeidung
Prozessintensivierung
Methoden zur Effizienzsteigerung in der chemischen Industrie, durch:
* Miniaturisierung
* Hybridisierung
* Strukturierung
* Dynamisierung
* Integration und Rationalisierung
* Neuartige Lösemittel und unkonventionellen Energieeintrag
Probleme:
▪ Höhere Investititonen
▪ Höhere Anforderungen an Prozesssteuerung und Know-How zu Aufbau und Inbetriebnahme
▪ Höheres Risiko durch Einsatz neuartiger Techniken
▪ Instabilere Prozessführung
Analyse der Reaktions- und Transportkinetiken
Rohstoffbasis -> Reaktionswege -> Verfahrensschritte -> Reaktionsbedingungen -> Reaktoren
Eigenschaften konventioneller Prozesse
- Fossile Rohstoffe als Energieträger und Edukte
- „Economy of Scale“
- Sehr große Prozessströme
- Lange Amortisationszeiten
- Kontinuierliche Prozessführung
- Konzentration auf große Standorte
Elektrifizierung der chem. Industrie
Transformation der verfügbaren Energie- und Rohstoffquellen auf elektr. Energieträger
-> bspw. umstellung auf eine elektrochem. ammoniak synthese statt dem konv. Haber-Bosch-Verfahren
-> Chlor-Alkali Elektrolyse bereits bestehender elektrochem. Produktionsprozess
Transformation des Kohlenstoffkreislaufes
▪ Schließung des Kohlenstoffkreislaufes zur Kontrolle des antropogenen
Treibhauseffektes
* Möglich über Biomasse oder mit CO2 als Ausgangsstoff
* Neue Synthesewege nötig
▪ Produkte der Petrochemie ggf. ersetzen
▪ Neue Platform Chemikalien können genutzt werden
▪ Auswirkungen auf alle Sektoren
▪ Chemische Industrie definiert oft neue Produkte und Verarbeitungswege
Regenerative Kohlenstoffquellen
▪ Senkung der CO2 Emissionen geplant
▪ Einigung auf Pariser Klimaabkommen
* “1,5 Grad Ziel” definiert
* Dazu bereits jetzt “negative Emissionen”vorgesehen
▪ Effizienzsteigerung nicht ausreichend
CO2-Abtrennung
▪ Aufbau von Biomasse als natürlichen CO2 Speicher
▪ CO2-Abtrennung und Speicherung aus der Luft - “Direct Air Capture” (DAC)
▪ Kein Ersatz für geschlossene Kohlenstoffkreisläufe in der chemischen Industrie.
Vorteile von biokatalytischen Reaktionen
▪ Physiologische Reaktionsbedingungen (20-60 °C, 1 bar, wässriges Milieu)
→ Standardisierte Vielzweckanlagen möglich
▪ Meist hohe Selektivität
▪ Oft günstig herstellbarer Biokatalysator
▪ Meist keine giftigen / gefährlichen Komponenten
▪ Genetische Manipulation von MO ermöglichen eine Vielzahl von Syntheserouten
▪ Keine Aufreinigung zwischen Prozessschritten nötig
▪ Aufreinigung des Endproduktes aus wässriger Phase meist anspruchsvoll
