Selbstdarstellung

Aufgaben und Ziele der Fachgruppe Extraktion

I. Ziele

Der seit 1976 bestehende Arbeitskreis "Extraktion" wurde 1992 zum ersten gemeinsamen DVCV-Ausschuss der DECHEMA und GVC. Vordergründiges Ziel war und ist die Zusammenführung von Chemikern und Ingenieuren im stetig wachsenden Gebiet der Reaktivextraktion, sowie eine wissenschaftlich-technische Durchdringung und Fortentwicklung der Flüssig-flüssig Extraktion als Trennoperation. Diese Aufgabenstellung gilt auch für die Koaleszenz flüssiger Zweiphasengemische und damit deren Trennung.
Die Fachgruppenarbeit soll allen Aspekten der Flüssig-flüssig-Extraktion und Phasentrennung zugewandt sein, wobei Fluiddynamik, Stoffübertragung, Modellierung, Scale up und Apparateauslegung als klassische zentrale Themen zu sehen sind. Dabei entwickeln sich die Ausgangspunkte für diese Themen immer stärker zur Versuchsminimierung hin, z. B. der Modellierung technischer Kolonnen, ausgehend von Tropfenschwarm- und Einzeltropfenuntersuchungen. Die zugrunde liegenden ingenieurtechnischen Untersuchungen zum Stoffaustausch und der Hydrodynamik werden mit modernen non-invasiven experimentellen Methoden sowie CFD-unterstützt durchgeführt. Analoges gilt für die Entwicklung und den Einsatz von Koaleszenzhilfen.

 

II. Schnittstelle zu anderen Gremien

Die Fachgruppe tagt turnusmäßig jährlich einmal. In einem wissenschaftlichen Programmteil werden die aktuellen Probleme aus dem genannten Themenkatalog in Kurzvorträgen (20 min.) vorgestellt und diskutiert. Dazu kommen ggf. Übersichtsvorträge, die das gegenseitige Verständnis der ingenieur- bzw. chemierelevanten Problemstellungen fördern sollen, sowie Berichte von internationalen Ereignissen, wie der ISEC – der Internationalen Solvent Extraction Conference, die im dreijährigen Turnus stattfindet. Dort wird die "Carl Hanson" Medaille, übrigens die einzige gemeinsame Medaille der DECHEMA, Frankfurt und der SCI, London, an verdiente Persönlichkeiten im Bereich der Extraktion vergeben.
Die Fachgruppensitzungen erfolgen alle drei Jahre gemeinsam mit der ProcessNet-Fachgruppe "Fluidverfahrenstechnik" oder wahlweise anderen Fachgruppen unter einem Generalthema. Ansonsten wird die Fachgruppensitzung gekoppelt mit einer Besichtigungs- und Informationsveranstaltung am gastgebenden Lehrstuhl oder einem für das Gebiet der Extraktion relevanten Unternehmen, wobei ein zusammenfassender Tagungsbericht in der Chem. Ing. Techn. erscheint. Das "Portal Extraktion" bei der DECHEMA (http://dechema.de/extraktion) informiert über die aktuelle Fachgruppensitzung, Datenbanken, Literatur, Studien und Positionspapiere sowie relevante Tagungen (DECHEMA-Kolloquien, etc.) zum Thema.

 

III. Arbeitsschwerpunkte

Vom Blickpunkt der verwendeten Extraktionssysteme gewinnen diejenigen mit chemischer Reaktion zunehmend an Bedeutung. Einen zentralen Punkt spielt die Reaktivextraktion bei der Gewinnung biotechnologischer Wertstoffe oder in der Umwelttechnik und Hydrometallurgie. Gerade hier, in der Gewinnung, Reinigung und dem Recycling von Metallen, liegt einer der Hauptanwendungsbereiche der Reaktivextraktion. Rund 20 % der Primärkupfergewinnung erfolgt heutzutage durch selektive Extraktionsverfahren. Durch Synthese maßgeschneiderter (chiraler) Affinitätsliganden wird zunehmend versucht, komplexe Trennaufgaben, wie die Herstellung optisch reiner Substanzen, zu bewerkstelligen. Aktueller Fokus ist dabei auch die Phytoextraktion, wo nachhaltig aus nachwachsenden Rohstoffen die Extraktion zur Aufkonzentrierung und Feinreinigung dient. Extrakte aus Pflanzen werden in großem Umfang in pharmazeutischen Produkten, zur Nahrungsergänzung oder in kosmetischen Erzeugnissen eingesetzt. Das weltweite Handelsvolumen von Medizinalpflanzen-Rohmaterial beträgt laut FAO 1 Milliarde US $ und die Wachstumsraten in diesem Sektor liegen bei 6 bis 8 %.
Themen, wie die Bestimmung und Vorausberechnung von flüssig-flüssig Gleichgewichten, die Aufklärung von Stoffübergangsmechanismen, der Tropfenbildung, der Koaleszenzabläufe zwischen flüssigen Phasen, der Tensideinflüsse auf Stoffaustausch und Koaleszenz sind gleichfalls in die Fachgruppenarbeit eingebunden. Dazu kommen alternative Verfahrenskonzepte wie nichtdispersive Extraktion in Hohlfasermodulen oder Anwendungen in der Mikroverfahrenstechnik (Mikro-Mischer-Abscheider), Extraktion über Flüssig-membranen oder mit alternativen Lösungsmitteln. Hierzu zählen flüssiges CO 2 oder tensidhaltige Trägersysteme (wässrig-zwei-Phasen Systeme, Trübungspunktextraktion, mzellare Extraktion etc.) bis hin zur Extraktionschromatographie, wo man poröse Träterialien mit selektiven Extraktionsmitteln tränkt und zur Prozessintensivierung einsetzt.

 

IV. FuE-Schwerpunkte

  • Lösungsmittelauswahl
    (Affinity Solvents, reaktive Carrier, ionische Fluide, überkritische Gase, tensidhaltige Phasen, ...)
  • Phasengleichgewichte und Grenzflächeneffekte
    (Thermodynamik komplexer Gemische, reaktive Gleichgewichte, Reaktionskinetik, Grenzflächenadsorption und -instabilitäten, ...)
  • Verfahrenskonzeption
    (Trennsequenz, Prozesssimulation, Permeation, Extraktion, Reaktivextraktion, Hochdruckextraktion, Hybrid-Verschaltung, Online Analytik, ...)
  • Labortechnik
    (Miniplanttechnik, Skalierung mittels Einzeltropfentechnik, Koaleszenzhilfen, ...)
  • Apparateauswahl und -berechnung
    (Resttropfenabscheider, Perkolator, Dekanter, Mikroextraktor, Kolonne, Tropfenpopulationsbilanzierung, ...)

Aus diesem Themenkatalog, der in der ProcessNet Fachgruppe "Extraktion" behandelt wird, bildet sich zwangsläufig eine weitere Aufgabe, die ständige Förderung des gegenseitigen Verstehens zwischen Chemikern und Ingenieuren sowie Mitgliedern anderer Fachdisziplinen (Grenzflächenphysiker, Biotechnologen, Pharmazeuten etc.) zur Erreichung des gemeinsamen Zieles, der Durchdringung der Vorgänge bei der Extraktion und deren Fortentwicklung.

Prof. Dipl.-Ing. Dr. Hans-Jörg Bart, TU Kaiserslautern, Kaiserslautern, April 2007

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