Umweltchemie

Arbeitsgruppe Flow Chemie und kontinuierliche Prozessführung

Die Arbeitsgruppe Flow Chemie und kontinuierliche Prozessführung beschäftigt sich mit Strömungschemie/Mikroreaktionstechnik, die eine Vielzahl von synthetischen Transformationen und experimentellen Techniken umfasst. Dazu gehört insbesondere der Umgang mit gefährlichen, toxischen und/oder instabilen Reagenzien und Gasen in Strömungsumgebungen (z.B. H2, O3, O2, 1O2, H2O2, Peroxide, CO, CO2, HN3, CH2N2, N2H4), oft in extremen Temperatur- und Druckregimen, die den nahezu oder überkritischen Zustand erreichen. Die Gruppe verfügt darüber hinaus über Erfahrungen in der Durchflussphotochemie, der Nanopartikel- und Quantenpunktsynthese im Durchfluss sowie im Betrieb von mikrowellenbeheizten Strömungsgeräten.

Im Rahmen der Nachhaltigkeitsforschung liegt der Schwerpunkt auf grünen Prozessen. Diese müssen skalierbar sein, um relevante Umweltauswirkungen zu erzielen. Dafür ist es notwendig, an einer direkten Übersetzung vom Labor- in den industriellen Maßstab zu arbeiten. Hierfür ist es unerlässlich, dass bereits in der frühesten Entwurfsphase sichere, robuste und kostengünstige Prozesse durch die Zusammenführung von Ideen aus der Green Chemistry und dem Green Engineering entwickelt werden. Die Continuous-Flow-Verarbeitung ist speziell auf diese Anforderungen ausgerichtet: Bei einer Vielzahl von Prozessen kann die Effizienz - sei es in Masse, Energie, Raum und Zeit - durch den verbesserten Wärme- und Stoffaustausch, die präzise Verweilzeitregelung, kürzere Prozesszeiten, eine bessere Produktqualität, einen geringeren Platzbedarf oder eine einfache Skalierbarkeit maximiert werden. Zu den Beiträgen der Kappe Gruppe gehört die Entwicklung kontinuierlicher Prozesse zur Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien unter besonderer Berücksichtigung von Nachhaltigkeit und Umweltbelastung.

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Laufende Projekte

Barta Group

Leitung: Katalin Barta Weissert

Die Forschung in der Barta Gruppe konzentriert sich auf Nachhaltigkeit und Grüne Chemie mit einem besonderen Schwerpunkt auf der Umwandlung nachwachsender Rohstoffe und der Katalyse mit erdreichen Metallen. Es werden zwei Hauptforschungsbereiche verfolgt:

1.) Synthese und Charakterisierung neuartiger heterogener Katalyse zur Spaltung von Lignocellulose-Ressourcen, einschließlich Vorbehandlung und Charakterisierung.

2.) Entwicklung neuer homogener katalytischer Methoden für die atomökonomische Funktionalisierung der erhaltenen Bausteine.

Zu einer Vielzahl von Forschungslinien gehören die reduktive und wasserstoffneutrale Depolymerisation und die Defunktionalisierung von Lignin zu aromatischen Monomeren. In ähnlicher Weise werden reduktive Ansätze unter Verwendung von Kupferkatalysatoren für die Umwandlung von Zellulose und abgeleiteten Plattformchemikalien in eine Vielzahl von Endprodukten verwendet. Dabei geht es vor allem darum, neue Konzepte zu finden, die es erlauben, mit der Komplexität und den veränderten Stoffeinträgen umzugehen und die Ursachen von Nebenreaktionen, die zu verminderten Produktausbeuten führen, zu identifizieren und zu minimieren. Darüber hinaus befassen wir uns mit der Entwicklung neuer Methoden zur eisenkatalysierten Kopplung von Alkoholen und Aminen sowie mit der Hydrierung von Carbonylverbindungen einschließlich Estern auch in asymmetrischer Weise.

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