Entwicklung energieeffizienter thermischer und Trennprozesse für eine nachhaltige Produktion

 

Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung und Optimierung thermischer und trenntechnischer Verfahren, die das Rückgrat vieler chemischer und biochemischer Produktionssysteme bilden. Unsere Forschung umfasst die Modellierung reaktiver Strömungen sowie energieintensive Grundoperationen wie Rektifikation, Absorption, membranbasierte Trennverfahren und Prozesse unter Hochtemperaturbedingungen. Mithilfe fortschrittlicher numerischer Strömungssimulationen (CFD), Prozesssimulationen und multiparametrischer experimenteller Untersuchungen analysieren wir Strömungs- und Transportphänomene, Reaktionsverhalten sowie Strategien zur Wärmeintegration. Durch die Anwendung von Lebenszyklusanalysen und Pinch-Methoden verfolgen wir das Ziel, Prozesse mit minimalem Energieverbrauch und geringer Umweltbelastung zu gestalten.

Wir nutzen unsere Expertise in Modellierung und Experiment, um die Lücke zwischen konzeptionellem Design und industrieller Umsetzung zu schließen. In enger Zusammenarbeit mit Industrie- und Forschungspartnern validieren wir neue Prozesskonzepte und Trenntechnologien – etwa in der Gasaufbereitung, der Integration von Bioraffinerien oder bei intensivierten Wärmeübertragungssystemen – unter realitätsnahen Bedingungen. Unser Ziel ist es, skalierbare Lösungen zu entwickeln, die Kosten senken, die Nachhaltigkeit erhöhen und den Übergang zu kohlenstoffarmen Produktionssystemen unterstützen.

E166-02-1 - Nachhaltige Technologien und Prozess-Simulation

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© Sebastian Philipp

Unsere Forschungsgruppe nutzt Prozesssimulation und Life Cycle Analysis (LCA), um Grundoperationen und komplexe Prozesse zu untersuchen. Dabei erstellen wir Stoff-, Energie- und Exergiebilanzen als Grundlage für Auslegung, Optimierung und Scale-up. Durch die Kombination industrieller Softwarelösungen mit eigenen Methoden, experimentellen Untersuchungen und fortschrittlicher thermodynamischer Modellierung (COSMOtherm) ermöglichen wir umfassende Nachhaltigkeits- und technoökonomische Bewertungen in biobasierten, chemischen und metallurgischen Systemen.

E166-02-2 - Fluiddynamische Simulation (CFD)

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© Sebastian Philipp

Wir untersuchen Trennverfahren und Bioraffinerieprozesse mithilfe fortschrittlicher Simulation und experimenteller Validierung. Unsere Forschung umfasst membranbasierte und elektrochemische Trennverfahren, thermochemische Umwandlung, kaskadische Biomassenutzung, Gastrennung, Technologien für grünen Wasserstoff sowie Prozessintensivierung unter Berücksichtigung von Kinetik und Transportphänomenen. Durch die Verknüpfung von Modellierung und Praxis bewerten wir Leistung, Effizienz und Umweltauswirkungen unter realitätsnahen Bedingungen und unterstützen den Scale-up. Unsere Arbeit trägt zur Entwicklung nachhaltiger Energie- und Stoffsysteme für eine kohlenstoffarme, zirkuläre Zukunft bei.