Institut für Chemische Technologien und Analytik

Institut für Chemische Technologien und Analytik - Übersicht

Das Institut für Chemische Technologien und Analytik an der Fakultät für Technische Chemie überbrückt unterschiedliche Aspekte der Chemie, Technologie, Analytischen Chemie, Materialwissenschaften, Bioanalytik, Elektrochemie und Umweltchemie und vereint Grundlagenforschung und Angewandte Forschung in einem Institut - ein Alleinstellungsmerkmal im Zentral- und Osteuropäischen Raum. 

Der wissenschaftliche Fokus des Instituts liegt zum Einen bei der Entwicklung von Analytischen Strategien, Methoden und Instrumenten (zum Beispiel: (Bio)Sensoren, Omics-techniken, Massenspektrometrie, Imaging-techniken, Ultra-spuren-trenntechniken und Detektionstechniken auf elementarem und molekularen Level) und zum Anderen im Zusammenhang mit Technologien von Spezialmaterialien, von Metallen, zu seltenen Metallen, High-performance Keramiken, Dünnfilm und Compositen, bis hin zu biomedizinischen Materialien, als auch Energiespeicher und Umwandlungs-geräten im Bereich der elektrochemischen Technologien. Die Entwicklung von analytischen Techniken für die Strukturaufklärung als auch für Umweltchemische Fragestellungen sind weitere Fokuspunkte am Institut.

Die Stärke des Instituts liegt in der bemerkenswerten Kombination von industrie-getriebenen angewandten Forschungsprojekten mit einer außergewöhnlichen Bandbreite an analytische, chemischen und strukturellen Methoden, die durch den großen Pool an "High-end" wissenschaftlichen Equipment und Instrumentierungen dargestellt wird. Um ein Beispiel zu nennen: Das Institut verfügt über einen exzellenten internen Gerätepool, der kompetitive Forschung an einer großen Anzahl an unterschiedlichen Anwendungsfeldern erlaubt - von anorganischen Metall Materialien bis biologischen Gewebeproben.

Das Institut für Chemische Technologien ist in 5 Forschungsbereiche gegliedert, und besteht aus 12 Forschungsgruppen, die jeweils von international anerkannten Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen, und high-potential Jungakademikern und Jungakademikerinnen geleitet werden.

Dekarbonisierung durch Digitalisierung

Ein junges Forschungsteam der TU Wien entwickelt digitale Methoden für eine CO2 neutrale Zukunft.

Digitaler Zwilling eines vertikalen Festbettregenerators

Fast 50 % der jährlichen globalen Treibhausgas-Emissionen sind den Sektoren Energiebereitstellung und Industrie zuzuordnen. Neben der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Energieträgern bietet die Effizienzsteigerung von industriellen Energiesystemen sehr großes Potential, um den Pariser Klimazielen einen Schritt näher zu kommen. Es gilt hier, alle Energieeinsparungspotentiale zu nutzen – auch jene, deren Erschließung bis jetzt zu aufwändig oder nicht ökonomisch war. Am Institut für Energietechnik und Thermodynamik forscht das Team rund um Professor René Hofmann an der innovativen Anwendung digitaler Technologien, die es ermöglichen den Betrieb von industriellen Prozessen energieeffizienter und gleichzeitig profitabler zu gestalten.

Im Forschungsprojekt 5DIndustrialTwin beschäftigt sich ein interdisziplinäres Team aus den Bereichen Energietechnik, Informatik und Automatisierung mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings für den Einsatz in einem Stahlerzeugungsprozess. In diesem Prozess steht eine große Menge Abwärme zur Verfügung, die in anderen Prozessen genutzt werden könnte, um den Gesamtenergieverbrauch zu reduzieren. Die Nutzung ist aus zwei Gründen eine Herausforderung: Zum einen wird der Stahlerzeugungsprozess diskontinuierlich betrieben, was den Einsatz eines Pufferspeichers erfordert. Zum anderen ist das heiße Abgas stark mit Staub beladen, der die meisten Speicher und Wärmeübertrager erheblich beschädigen würde. Am Institut für Energietechnik und Thermodynamik wird schon seit mehreren Jahren an Technologien für die Speicherung von thermischer Energie geforscht, die auch unter diesen schwierigen Bedingungen eingesetzt werden können. Im Rahmen des Projekts 5DIndustrialTwin kommt ein sogenannter Festbettregenerator, welcher die Wärme aus dem heißen, staubbeladenen Abgas puffert und zu einem späteren Zeitpunkt nutzbar macht, zum Einsatz. Der für diese Speichertechnologie entwickelte digitale Zwilling soll es nun ermöglichen, diesen Prozess der Wärmerückgewinnung effizient und ökonomisch zu gestalten.

Das Team von Professor Hofmann entwickelt dafür physikalische und datengetriebenen Simulationsmodelle, die laufend an den aktuellen Zustand der Anlage angepasst werden. So kann die Ablagerung von Staub aus dem heißen Abgas im Regenerator berücksichtigt und dessen Auswirkung auf das thermische Verhalten des Speichers ausgeglichen werden. Eine weitere Funktion des digitalen Zwillings ist, die laufende Betriebsüberwachung des Regenerators um beispielsweise das Zusetzen des Apparates durch Verschmutzung frühzeitig zu erkennen und die notwendigen Instandhaltungsschritte einzuleiten. Hierfür werden im Team von Professor Hofmann neue Methoden, welche Simulationsmodelle, künstliche Intelligenz und Expertenwissen kombinieren, entwickelt.

Obwohl der digitale Zwilling im Projekt 5DIndustrialTwin für einen konkreten Prozess entwickelt wird, können viele der neu entwickelten Konzepte auch auf andere industrielle Energiesysteme übertragen werden. Durch die Symbiose von modernsten Technologien und digitalen Methoden ermöglicht es der digitale Zwilling, Prozesse in industriellen Energiesystemen effizienter zu gestalten und deren Treibhausgas-Emissionen signifikant zu reduzieren.

Kontakt:
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.-habil. René Hofmann
Technische Universität Wien
Institut für Energietechnik und Thermodynamik
Getreidemarkt 9/E302, 1060 Wien
Telefon: +43 1 58801 302 327
E-Mail: rene.hofmann@tuwien.ac.at

Weitere Informationen: https://www.tualumni.at/wp-content/uploads/2022/03/220118_Bulletin_52_web.pdf, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Institutsvorstand

Portrait Jürgen Fleig


Univ.Prof. Dr. Jürgen Fleig

Adresse:
Getreidemarkt 9/164
1060 Wien
Austria

e-mail: sekretariat+E164@tuwien.ac.at