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Recycling Strategien

Schaubild Recycling Concepts for Homogeneous Catalysts: TMS, MWE/Membrane, Biphasic Immobilization, Crytallization

Thermomorphe Mehrphasensysteme (TMS)

Eine Strategie zur Trennung von Katalysator und Produkt sowie zur Überwindung der Grenzen des Stofftransports ist die Verwendung thermomorpher Mehrkomponenten-Lösungsmittelsysteme (TMS), die gegenüber anderen Verfahrensvarianten einige entscheidende Vorteile aufweisen:

  •     Thermomorphes Phasenverhalten: Die Reaktionsführung erfolgt ohne Massentransportbeschränkungen zwischen Katalysator und Substrat
  •     Katalysator und Produkt werden nach der Reaktion durch einfaches Dekantieren getrennt
  •     Preiswerte und handelsübliche Lösungsmittel können ohne zusätzliche Tenside etc. verwendet werden.

Die Technik des TMS-Systems nutzt die Temperaturabhängigkeit der Mischungslücke zwischen zwei Lösungsmitteln: einem polaren, katalysatorhaltigen Lösungsmittel und einer unpolaren Substratphase. Dieses System ist bei Raumtemperatur zweiphasig und bildet bei Erwärmung ein Einphasensystem. Dadurch wird die Einschränkung des Massentransports minimiert.

Angew. Chem. Int. 2016, Int. 55, 2924-2928 DOI: 10.1002/anie.201510738

Schaubild thermomorphic multiphase systems

Biphasische Immobilisierung

Kernstück des Verfahrens ist die Trennung des Katalysators von den Reaktionsprodukten durch Erzeugung zweier praktisch nicht mischbarer flüssiger Phasen, die durch einfache Phasentrennung getrennt werden können. Die Phasen bestehen aus einer wässrigen Phase, in der der Katalysator gelöst ist, und einer organischen Phase, die aus den Reaktionsprodukten n- und iso-Butanal gebildet wird. Dieses Konzept der Zweiphasen-Immobilisierung wird auf andere Reaktionen in unserer Arbeitsgruppe übertragen, um den Katalysator vom Produkt zu trennen.

Appl.Cat. A Gen. 2017, 539, 90-96, DOI: 10.1016/j.apcata.2017.03.037.

Schaubild Membrane Seperation

MWE / Membran

Das Grundprinzip der Membrantrennung ist recht einfach (siehe Abbildung): Ein Zulauf, der Substrate, Produkte und den Katalysator enthält, fließt über eine Membran. Im Idealfall können nur die kleinen Produkte durch die Membran in den Permeatstrom gelangen, der Rest bleibt im Retentat, das in den Reaktor zurückgeführt wird. Membrantrennverfahren arbeiten ohne Heizung und verbrauchen daher weniger Energie als herkömmliche thermische Trennverfahren wie Destillation oder Kristallisation.

Schaubild MWE/ Membrane

Vorteile:

  •     Keine Einschränkungen durch Phasengleichgewichte und thermische Behandlung
  •     Recycling des Katalysators ist ohne thermische Belastung möglich
  •     Geringer Energieverbrauch und einfache Nummerierung der Membranen auf die gewünschte Prozessspezifikation

An unserem Lehrstuhl arbeiten wir mit verschiedenen Arten von Membranen wie Keramik- oder Polymermembranen in unterschiedlichen Reaktorstrukturen, um deren Verhalten zu untersuchen.

Chem. Eng. Process 2016, 99, 124 –131, DOI: 10.1016/j.cep.2015.07.019

Kristallisation

Eine Strategie des Katalysatorrecyclings ist die Produktkristallisation zur selektiven und einfachen Trennung von Katalysator und Produkt. Bei der Produktkristallisation wird die Reaktionslösung mit Hilfe eines Kristallisators und eines Kryostaten langsam in Temperaturintervallen abgekühlt. Durch das Auskristallisieren des Produkts kann die Reaktionslösung abfiltriert und das Produkt gewonnen werden. Dieses Verfahren ist sowohl für das Produkt als auch für den Katalysator und die verwendeten Liganden schonend.

ChemCatChem 2017, 9 (23), 4319-4323, DOI: 10.1002/cctc.201700965

Schaubild Crystallization

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der TU Dortmund befindet sich in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund-West, wo die Sauerlandlinie A 45 (Frankfurt-Dortmund) den Ruhrschnellweg B 1 / A 40 kreuzt. Von der A 45 nehmen Sie am besten die Ausfahrt "Dortmund-Eichlinghofen" (näher zum Campus Süd), von der B 1 / A 40 die Ausfahrt "Dortmund-Dorstfeld" (näher zum Campus Nord). An beiden Ausfahrten sind Hinweisschilder zur Universität angebracht. Außerdem gibt es eine neue Ausfahrt, bevor Sie über die B 1-Brücke nach Dortmund fahren.

Um mit dem Auto vom Nordcampus zum Südcampus zu gelangen, gibt es die Verbindung über den Vogelpothsweg/Baroper Straße. Wir empfehlen Ihnen, Ihr Auto auf einem der Parkplätze am Nord-Campus abzustellen und die H-Bahn zu benutzen, die die beiden Standorte bequem miteinander verbindet.

 

Die TU Dortmund hat einen eigenen Bahnhof ("Dortmund Universität"). Von dort aus fahren S-Bahnen zum Dortmunder Hauptbahnhof und zum Düsseldorfer Hauptbahnhof über den "Bahnhof Düsseldorf Flughafen" (mit der S-Bahnlinie 1, die alle 20 bis 30 Minuten fährt). Die Universität ist von Bochum, Essen, Mülheim an der Ruhr und Duisburg aus gut zu erreichen.

Auch aus der Dortmunder Innenstadt können Sie mit dem Bus oder der U-Bahn zur Universität fahren: Vom Dortmunder Hauptbahnhof können Sie alle Züge zur Station "Stadtgarten" nehmen, in der Regel die Linien U41, U45, U 47 und U49. Am Stadtgarten steigen Sie um in die Linie U42 Richtung Hombruch. Halten Sie Ausschau nach der Station "An der Palmweide". Von der Bushaltestelle auf der anderen Straßenseite fahren alle zehn Minuten Busse in Richtung TU Dortmund (445, 447 und 462). Eine weitere Möglichkeit ist, mit den U-Bahn-Linien U41, U45, U47 und U49 vom Dortmunder Hauptbahnhof bis zur Haltestelle "Dortmund Kampstraße" zu fahren. Von dort aus fahren Sie mit der U43 oder U44 bis zur Haltestelle "Dortmund Wittener Straße". Steigen Sie um in die Buslinie 447 und fahren Sie bis zur Haltestelle "Dortmund Universität S".

Der AirportExpress ist ein schnelles und bequemes Verkehrsmittel vom Flughafen Dortmund (DTM) zum Dortmunder Hauptbahnhof, das Sie in etwas mehr als 20 Minuten erreicht. Vom Dortmunder Hauptbahnhof geht es mit der S-Bahn weiter zum Universitätscampus. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der rund 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf (DUS), der mit der S-Bahn direkt vom Universitätsbahnhof aus zu erreichen ist.

Die H-Bahn ist eines der Markenzeichen der TU Dortmund. Auf dem Campus Nord gibt es zwei Haltestellen. Die eine ("Dortmund Universität S") liegt direkt an der S-Bahn-Haltestelle, die die Universität direkt mit der Stadt Dortmund und dem restlichen Ruhrgebiet verbindet. Von dieser Station aus gibt es auch Verbindungen zum Technologiepark und (über den Campus Süd) nach Eichlinghofen. Die andere Station befindet sich an der Mensa am Campus Nord und bietet alle fünf Minuten eine direkte Verbindung zum Campus Süd.

Die Einrichtungen der TU Dortmund verteilen sich auf zwei Campus, den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zusätzlich befinden sich einige Bereiche der Universität im angrenzenden Technologiepark.

Lageplan der TU Dortmund.