Reaktionstechnik

Schlüsselpublikationen

  • Großeheilmann, J.; Vanderveen, J. R.; Jessop, P. G.; Kragl, U., Switchable‐Hydrophilicity Solvents for Product Isolation and Catalyst Recycling in Organocatalysis. ChemSusChem 2016, 9 (7), 696-702.

  • Großeheilmann, J.; Büttner, H.; Kohrt, C.; Kragl, U.; Werner, T., Recycling of Phosphorus-based Organocatalysts by Organic Solvent Nanofiltration. ACS Sustainable Chem. Eng. 2015, 3 (11), 2817-2822.

  • Illner, S.; Hofmann, C.; Löb, P.; Kragl, U., A Falling-Film Microreactor for Enzymatic Oxidation of Glucose. ChemCatChem 2014, 6, 1748-1754.

  • Liese, A.; Kragl, U., Einfluss der Reaktorkonfiguration auf die Enantioselektivität einer kinetischen Racematspaltung, Chem. Ing. Tech. 2013, 85, 826-832.

  • Liese, A.; Zelinski, T.; Kula, M.-R.; Kierkels, H.; Karutz, M.; Kragl, U.; Wandrey, C., A novel reactor concept for the enzymatic reduction of poorly soluble ketones. J. Mol. Catal. B: Enzymatic 1998, 4 (1), 91-99.

Im Bereich der Reaktionstechnik befassen wir uns mit der Entwicklung und Optimierung chemischer und enzymatischer Prozesse. Das Zusammenwirken von Reaktionskinetik und Thermodynamik mit ablaufenden Transportvorgängen im Reaktor werden dabei mittels modernerin situ Messmethoden untersucht und analysiert. Im Mittelpunkt steht hierbei die Entwicklung von neuen und verbesserten Verfahren, die zum Beispiel durch neue Reaktorkonzepte mit integrierter Produktabtrennung oder durch Einsatz der Mikroreaktionstechnologie realisiert werden können. Insbesondere bei mehrphasigen Reaktionssystemen ergeben sich durch den Einsatz von Mikroreaktoren erhebliche Vorteile und neue Synthesemöglichkeiten. Intensiver Wärme- und Stofftansport sowie ein effektiver Mehrphasenkontakt sind neben der kontinuierlichen Reaktionsführung und der einfachen Skalierbarkeit die Hauptgründe für den Einsatz mikrostrukturierter Reaktoren. In den letzten Jahren wurde der Mikrofallfilmreaktor (FFMR) z.B. für einen verbesserten O2-Eintrag bei einer enzymatischen Oxidation von Glukose sowie für einen schnelleren CO2-Austrag bei CO2-ausgelösten schaltbaren Lösungsmittelsystemen eingesetzt, um den Gesamtprozess zu verbessern und effizienter zu gestalten.
Ein zuverlässiges Trennverfahren, das z.B. zur Rückgewinnung und Wiederverwendbarkeit von Katalysatoren seit Jahren in unserer Arbeitsgruppe genutzt wird, ist die Membrantechnologie, speziell die Organophile Nanofiltration (OSN). Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass der empfindliche Katalysator unter milden Reaktionsbedingungen aus der organischen Lösung abgetrennt werden kann. Dieses Verfahren kann problemlos in einen Produktionsprozess integriert werden, so dass eine kontinuierliche Verfahrensführung möglich ist.
Bei den von uns untersuchten Reaktionen, wie Biokatalyse, Elektrokatalyse als auch Chemokatalyse bilden Fragestellungen zur Prozessintensivierung einen wichtigen Punkt unserer Forschung. So sollen in Zukunft bisher eingesetzte Prozesse durch eine geringere Zahl an Prozessschritten, durch intensiven Wärme- und Stoffaustausch durch den Einsatz von Mikroreaktoren und durch eine kontinuierliche Reaktionsführung effizienter gestaltet werden. Diese Fragestellungen werden derzeit mit dem Modularen Mikro Reaktions Systems von Ehrfeld, Mikrotechnik BTS bearbeitet.