Deutsche Chemie-Industrie erfindet sich neu - Prof. Ulrike Krewer & Patrik Stenner

00:00:02: Geladen, der Batterie Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:00:09: Willkommen zu geladen dein Batterie-Podcast zur Energiewende!

00:00:13: Die chemische Industrie ist in Deutschland der drittgrößte Industriezweig.

00:00:17: Gleichzeitig ist sie der industrielle Sektor mit dem höchsten Endenergieverbrauch und zählt zu den klimaschädlichsten Industriezeigen leider.

00:00:25: Die Herstellung chemischer Grundstoffe ist gemessen an der Wertschöpfung, extrem energieaufwendig – allein in Deutschland erbetrug twenty-dreiundzwanzig der Energiebedarf der chemischen Industrie etwa hundertseinundsiebzig Terawattstunden!

00:00:39: Ja und wir, liebes Publikum sprechen heute darüber wie der Anteil von erneuerbarem Strom bei der Energieversorgung dieser Industrie gesteigert werden kann.

00:00:48: Und dazu haben wir im virtuellen Studio zwei ganz tolle Gäste eingeladen – und zwar Prof.

00:00:52: Ulrike Krever und Patrick Stenner!

00:00:54: Herzlich willkommen an euch beide!

00:00:55: Vielen

00:00:56: Dank

00:00:56: Hallo.

00:00:57: Also Daniel, freut mich dabei zu sein.

00:01:00: Ja Ulrike du bist Professorin und Leiterin des Instituts für angewandte Materialien elektrochemische Technologien am KIT Und Patrick Du bist Head of Electrochemical Processes and Exploration by Evonik.

00:01:12: So Ulrike, wir sprechen heute über die Elektrifizierung der chemischen Industrie und wie Feinchemikalien CO-Zweiärmer produziert werden können.

00:01:21: Ruh'n uns da bitte ganz vorne mal ab!

00:01:22: Was sind denn überhaupt Feinchemicalien genau?

00:01:25: Und wofür werden sie dann bisher so eingesetzt?

00:01:27: Wenn man die Anzahl der Chemikalie anschaut ist das der Großteil der Chemikalien aller Nichts nicht der Menge.

00:01:34: Wir haben Feinchemikalien als Farmerwirkstoffe, als Lacke, als Farben... Turbstoffe, Lebensmittelzusätze und Ähnliches.

00:01:43: Und ich habe auch eine Zahl mitgebracht wir haben ungefähr hundert Millionen chemische Verbindungen die bekannt sind.

00:01:48: Hunderttausend sind auf dem Markt und davon sind im Prinzip neunzig Prozent der Gesamthänge von dreitausend Einzelstoffen und der Rest sind dann diese feinchemikalien größtenteils.

00:02:00: Das sind größere Moleküle, die verschiedene Funktionale einschafften haben und die dann eingesetzt werden.

00:02:07: Ja Patrick wie ist das denn im Moment jetzt der Ist-Zustand in der Industrie?

00:02:10: Wie werden diese Feinchemikalien bisher hergestellt?

00:02:13: Und was gibt es für Probleme mit diesem Herstellungsprozess?

00:02:17: Es gibt verschiedene Synthesewege um diese feinchemikalien herzustellen.

00:02:20: zum Beispiel gibt's organische Synthesen oder katalytischen Synthesen oder auch Bioverfahren, um solche Feindchemikalien herzustellen.

00:02:28: Aber bei all diesen Verfahren gibt es immer Nachteile.

00:02:30: Ein Nachteil sind natürlich die hohen Kosten der Energiebedarf.

00:02:34: ebenso sind auch die Umweltbelastungen eben höher weil man eben noch Seitenreaktionen hat.

00:02:38: das heißt man hat Nebenprodukte die dabei noch entstehen und dass alles kann man teilweise mit elektrochemischen Prozessen eben ersetzen.

00:02:45: Rike, ihr arbeitet beide in einem Projekt des Bundes namens ETHOS und ihr arbeitet dort daran also Forschungseinrichtungen und Industrie gemeinsam die Elektrifizierung der chemischen Industrie voranzutreiben.

00:02:58: Jetzt mal so aus deiner Forschungswarte was denkst du?

00:03:01: wie schnell kann dieser Umstieg auf erneuerbaren Strom denn gelingen in der Industrie?

00:03:06: Wenn man von Elektrifozierung der Chemische Industrie spricht kann man natürlich sagen wir elektrifizieren die Heizung, wir elektrifizieren Trennfahrfahren was wir machen.

00:03:14: Wir gucken uns die Elektrifizierung der Reaktoren an, also Elektro-Synthese und das ist der Vorteil der Feinchemikanien.

00:03:21: Die Fein Chemikanien geben mehr Revenue pro Kilogramm ab.

00:03:26: Jetzt die Frage wie schnell kann es gehen?

00:03:28: Also es gibt schon Prozesse, die laufen seit vierzig Jahren zum Beispiel bei der BRSF aber da sind noch nur vereinzelte Sachen.

00:03:37: Und jetzt, wo wir in Schwung kommen mit der Elektrizierung vieler Teile der Gesellschaft kann die chemische Industrie sich natürlich auch mehr elektrifizieren und wir hoffen dass ein großer Teil jetzt umgewandelt werden kann.

00:03:51: Das wird nicht auf einmal gehen das wird ein bisschen länger dauern.

00:03:54: also ich denke die ersten Prozesse kamen jetzt immer PÖ APÖ und bis wir dann einen großen Teil umgestellt haben kann man wahrscheinlich schon so um die zehn fünfzehn Jahre Rächel würde ich behaupten.

00:04:06: Vielleicht ist das noch ein bisschen sportlich gedacht, aber wir hoffen dass wir jetzt bei der Industrie die dort schon relativ lange auf einem sehr niedrigen Level unterwegs war, dass wir das jetzt eben professionellisieren verbreiten können und dafür entwickeln wie auch die Methoden

00:04:28: Patrick, du hast erzählt so diese Prozesse.

00:04:30: Diese Technikmethoden gibt es eigentlich schon ziemlich lange.

00:04:33: das hat mich ein bisschen an die Elektromobilität oder Elektroautos erinnert dies ja auch schon sehr sehr früh gab die dann aber ein bisschen in der Versenkung verschwunden sind weil sie vom Verbrenner überholt wurden gibt doch da mal kurz einen historischen Abriss.

00:04:48: Das ist ja ganz spannend für uns da vielleicht mal diesen Einblick zu bekommen.

00:04:51: Tatsächlich ist es ziemlich ähnlich zu der Automobilindustrie.

00:04:53: Also schon Anfang des neunzehnten Jahrhunderts gab's eigentlich einige elektrochemische Prozesse, tatsächlich war der prozentuale Anteil höher als heutzutage und es gab zum Beispiel schon in den Standorten Harnau, wo ich herkomme.

00:05:06: Da gabs schon die erste Silberabscheidung, also schon sehr früh und dann schon im Jahrhundertejahrhundert schon einige elektrichemische Prozesse.

00:05:14: und dann ist das aber mehr und mehr verdrängt worden einfach dadurch dass die fossilen Brennstoffe billiger waren Und deswegen ist die Elektrochemie mehr und mehr zurückgegangen.

00:05:23: Man hat es dann nur noch da gemacht, wo es keine andere Möglichkeit gibt.

00:05:27: Ein Beispiel dafür ist auch heutzutage noch der größte elektrochemische Prozess, das ist die Chloralkali-Elektrolöse, wo man aus Natriumchlorid, Chlor und Natronlau machte.

00:05:37: Viele andere Verfahren sind dann einfach in den Hintergrund getreten.

00:05:40: Jetzt aber so vor sechs, sieben, acht Jahren kamen plötzlich wieder diese Wende mit der Elektrifizierung der Industrie, haben wir die Elektroschemie wieder entdeckt Und man merkt es auch, dass viele neue Lehrstühle entstehen.

00:05:52: Aber die Industrie wieder da stärker einsteigt Forschung betreibt wie bei uns bei der IWONIC.

00:05:56: Da stärken wir das stark.

00:05:58: Hat noch neulich Besuch gerade von unserem Vorstandsvorsitzenden bei uns in der Elektrochemie.

00:06:03: Das war natürlich eine Ehre und haben sehr gefreut und motiviert.

00:06:05: Und es zeigt, dass eben da ist das Interesse geht und die Chance besteht hier den Carbon Food Print.

00:06:09: Das ist das was wir erreichen wollen.

00:06:10: Den Carbon Food print reduzieren von unseren Produkten.

00:06:13: Ulrike, jetzt frage ich mich natürlich die Industrie.

00:06:16: Die gibt an seit Jahren eigentlich das der Strompreis viel zu hoch ist und sie damit nicht wettbewerbsfähig sein können?

00:06:24: Wie ist es denn wenn wir sagen naja wir wollen hier ziemlich viel elektrifizieren in diesem Bereich wie kann das mit solchen Strompreisen dann wett bewerbsfähig werden?

00:06:33: Das hängt vom Prozess selber ab.

00:06:35: Also es gibt, Patrick hat mir zum Beispiel Prozesse genannt bei denen das der Strom so ungefähr um die zu fünf und zwanzig Prozent der Gesamtbetriebskosten ausmacht.

00:06:47: Es gibt dann aber auch Fälle wo's mehr oder weniger ist.

00:06:50: wenn wir jetzt an die Elektrolyse denken dann ist aber die feinchemikalien Produktionen weit weniger sensitiv auf den Preis weil wir ja fein Chemikalien produzieren einen ordentlichen preis haben.

00:07:06: also die können schon mal tausend euro oder mehr pro kilogramm

00:07:11: kosten.

00:07:12: Patrick, jetzt kommen wir mal zu dem Verfahren der organischen Elektrosynthese über die wir heute ein bisschen näher sprechen wollen.

00:07:17: Es ist ein chemisches Verfahren des elektrischer Energien nutzt um chemische Reaktionen anzutreiben und dann neue Verbindungen herzustellen.

00:07:25: Jetzt haben glaube ich viele im Podcast schon gehört und verstanden Elektrolyse was das genau isst.

00:07:31: kannst du das mal gegenüberstellen?

00:07:32: Was Elektrolysie es und organische Elektrosynthesis wie sie sich unterscheiden.

00:07:36: Die

00:07:36: Elektrolyse ist eigentlich der Überbegriff über alle elektrochemische Verfahren.

00:07:40: Da hat man eben eine Anode und eine Kattode, dann hat man eine Reduktion an der Kattone oder eben eine Oxidation an der Anode.

00:07:47: Das ist immer das was wir eigentlich immer machen bei allen Elektrolysen.

00:07:50: Und jetzt darunter gibt es eben verschiedene Anwendungen.

00:07:53: Eine davon ist zum Beispiel die anorganische Elektrolüse.

00:07:56: Das hatte ich schon vorhin kurz angesprochen mit der Chloralkali-Elektrolüse, klassischer anorganisch Elektrolüse.

00:08:01: Ein anderes Verfahren ist eben das, worum wir uns beschäftigen bei Ethos mit der Ulrike zusammen.

00:08:05: Da geht es dann um die organische Elektrolyse.

00:08:07: da setzt man eben hauptsächlich organische Stoffe ein.

00:08:10: Anorganischen Organis sind die Synthesen und hinten dran.

00:08:12: im Downstreaming kann man auch viel mit Elektrochemie machen und Strom nutzen, um dann wieder aus Seitenströmen Rohstoff herzustellen.

00:08:19: Das ist die Elektrodialyse auch sehr spannend für uns.

00:08:22: Das sind sowieso die drei Hauptverfahren.

00:08:24: Und beide organischen Synthese.

00:08:26: jetzt ganz speziell ist eben dass wir den Strom nutzen wie du's auch schon gesagt hast praktisch um Chemikalien Ersetzen Oxidationsmittel, Reaktanten zu ersetzen durch Strom durch Elektronen.

00:08:35: Und dann habe ich natürlich einen Riesenvorteil gerade in dieser Versorgungskette.

00:08:39: Das heißt also, Ich kann den Strom nutzen, Elektronennutz und muss keine Chemikalie reingeben.

00:08:43: Somit können wir unsere Feindchemikalie synthetisieren.

00:08:46: Also ganz, ganz spannend!

00:08:47: Ja liebes Publikum wenn ihr das auch spannend findet dass wir uns hier in diesem Podcast auch öfter Themen widmen über die man normalerweise nicht so wirklich viel erfährt Dann lasst uns doch gerne ein Like da und drückt mal auf abonnieren.

00:09:00: Ulrike, wir haben es gerade gehört von Patrick, dass das enorme Vorteile hat.

00:09:05: Kannst du dann noch mal ein bisschen näher reingehen?

00:09:07: Was diese Vorteile der organischen Elektrosynthese genau jetzt auf die Produktion von Feinchemikalien bezogen sind?

00:09:14: Also klassischerweise diese Fein Chemikalien reagiert den Ausgangsstoff mit dem weiteren Reaktanten und die sind meistens sehr toxisch wenn man das chemisch macht.

00:09:24: Und jetzt haben wir eben stattdessen docken jetzt diese feinchemikalien Ausgangsstoffe an die Elektrode an, bringen da ihr Elektronen oder Gebenes ab.

00:09:33: Und wir sparen damit enorm viele und zwar auch aggressive Substanzen, die ich ja brauche um die wie vereinigten Chemikalien auseinanderzunehmen.

00:09:40: Das Zweite ist Wir können damit natürlich weniger Abfall, Ressourceneffizienz, wir können damit bei der Aufreinigung sparen sozusagen.

00:09:50: das heißt insgesamt sind die Prozesse umweltfreundlicher.

00:09:53: Wir können dadurch das Verstrom einsetzen.

00:09:55: wenn er erneuerbar haben wir auch eine Defossilisierung.

00:10:01: Was man noch sagen kann, dadurch dass wir jetzt auch Strom haben können wir das theoretisch auch dynamisch betreiben.

00:10:07: Wir können es also jenach über.

00:10:10: je nach Strom Availability kann man die dann runter oder hoch fahren oder zumindest in einem gewissen Bereich.

00:10:16: und ein weiterer Vorteil ist wenn ich den Schwung eben auf null setze dann hört die Reaktion auf.

00:10:22: das heißt ich habe auch einen Sicherheitsvorteil an dieser Stelle.

00:10:25: Ich kann das also sofort stoppen.

00:10:27: Ihr habt im Vorgespräch beide davon ja regelrecht geschwärmt, kann ich sagen dass die Elektrochemie so elegante Lösungen bietet?

00:10:36: jetzt für diese Synthese?

00:10:37: Ulrike kannst du dann mal ein bisschen reingehen und das Publikum auch mitnehmen.

00:10:41: warum habt ihr so geschwermt?

00:10:42: was ist so elegant daran?

00:10:43: Im Prinzip sind es die Vorteile die ich eben genannt habe.

00:10:46: Das ist ein kleiner Reaktor der eben dynamisch betrieben werden kann weniger toxische Stoffe benötigt und das ganze Verfahren ist relativ flexibel, also es gibt schon ziemlich viele Chemikalien mit denen man das umsetzen kann.

00:11:00: Es gibt noch einen weiteren Vorteil wenn man sich die Feinchemikalienproduktion anschaut.

00:11:05: Es gibt an vielen Fein Chemikalien-Produktionen, wo Wasserstoffatome abgedrennt werden und mit anderen funktionalen Gruppen ersetzt werden.

00:11:14: Und was macht der Wasserstoff Atom dann?

00:11:17: Das geht zur Gegenelektorode und wir produzieren Wasserstoff.

00:11:21: Wir haben auf einmal einen Reaktor, in dem sowohl die Feinchemikale produzieren als auch Wasserstoffe.

00:11:28: Das ist natürlich sehr elegant!

00:11:30: Patrick gibt es denn dann Produkte jetzt, die tatsächlich irgendwie da mithergestellt wurden.

00:11:35: Mit diesem Verfahren schon heute, die wir vielleicht in unserem Haushalt haben oder die wir grundsätzlich irgendwie kennen?

00:11:41: Ja, tatsächlich!

00:11:41: Vielleicht jeden Tag benutzen wird das sogar und zwar einmal im Shampoo.

00:11:45: Da ist Lysmeralenthalten ist eine Zwischenstufe des so der Duft von den Mai-Glöckchen und das wird elektrochemisch synthetisiert.

00:11:53: Ein anderes Beispiel ist zum Beispiel Nylon.

00:11:56: Da gibt es auch einen Teil elektrochemischen Synthese drin von einem Vorprodukt, was dann später in Stromfosens drin ist.

00:12:03: Also so hat man das schon immer nur eine Zwischenstufe, die man da macht und daher ist es vielleicht nicht so bekannt.

00:12:09: Ulrike, wenn wir jetzt mal ins Labor gehen – jetzt noch nicht in diesem industriellen Maßstab – kann man denn derzeit im Labor alle Feinchemikalien, die es so gibt durch diese organische Elektrosynthese herstellen?

00:12:20: Ich würde sagen, einen guten Teil kann man herstellen aber auch nicht alle.

00:12:23: Alle brauchen dann auch nicht unbedingt herstellen.

00:12:25: Aber elektroorganische Synthetiker arbeiten daran insbesondere auf die kritischen mit den toxischen Stoffen auszutauschen.

00:12:32: das geht also.

00:12:34: es gibt eine vier oder fünfstellige Anzahl an Prozessen die da schon unterwegs ist.

00:12:41: Und Patrick wenn man jetzt diese Feinchemikalien die unterschiedlichen nimmt sind denn da die Verfahren oder Methoden sehr unterschiedlich?

00:12:48: Oder ist das im Prinzip immer der gleiche?

00:12:51: Wenn man bei mir ins Labor geht, dann sieht man ganz viele Abzüge und da stehen immer so fähige Kästen drin.

00:12:56: Und dann gehen so zwei Kabel raus und dann ganz viele Schläuche.

00:13:00: Ein Besucher sagt mal das sieht bei dir ja alles gleich aus?

00:13:03: Dann sage ich Ja, das sieht schon alles gleich ist aber innen drin ist alles anders!

00:13:07: Die Reaktoren sind immer ähnlich aufgebaut.

00:13:09: versuchen wir immer ähnlich Aufzubauen ist auch ein Ziel von Ethos.

00:13:11: Aber innen drinnen ist natürlich das entscheidende.

00:13:13: Man hat ja immer zwei plan parallele Platten eigentlich Und dann strömt eben unsere Lösung dadurch.

00:13:18: Dann wird eben Strom angelegt, Oxidiat reduziert je nachdem was ich herstellen möchte und dann hinterher kommt dieses Downstreaming Prozess.

00:13:26: aber das ist immer gleich aufgebaut eigentlich.

00:13:29: Was man anpassen muss sind natürlich die Parameter Das ist immer das große Geheimnis was sich anlegen muss und das Elektroden Material Denn das beschreibt ja wiederum das Potenzial Und darin unterscheiden sich eigentlich die Reaktionen.

00:13:41: Aber im Aufbau sind sie immer sehr ähnlich.

00:13:43: und dann hinterher ist es wie bei einer organischen Synthese auch, ich habe halt die Reakzionszeit, ich hab Temperatur, ich habs das Lösemittel aber weil Elektrochemie brauche ich eben noch den Strom und das elektronen Material.

00:13:54: was ich da variieren

00:13:55: muss Gehen wir da mal ein bisschen tiefer rein.

00:13:57: Wir haben uns im Voraus ja einen Stoff ausgesucht, der heißt Cysteine an dem wir das so ein bisschen mal durchspielen können und Patrick beschreibt es doch mal gerne!

00:14:07: Das ist ja wie ich das verstanden habe.

00:14:10: Ein Stoff wird in den medizinischen Bereich eingesetzt zum Beispiel zur Schleimlösung.

00:14:14: Wir kennen jetzt gerade alle herbstliche Tage Da haben viele Husten und sowas.

00:14:18: also dafür wird das schon eingesetzt gleichzeitig aber auch in pflanzlichen Fleischalternativen Auch aktuelles Thema die vegane Schnitzel nicht mehr Schnitzel genannt werden dürfen.

00:14:27: Wie sieht denn da jetzt der Prozessaufbau genau aus?

00:14:31: Du hast es gerade schon ein bisschen angeschnitten, aber mach das ruhig mal ein bisschen detaillierter an diesem Beispiel bitte!

00:14:36: Okay also der Rohstoff ist das Zystin mit I-N hinten geschrieben und das ist A-Diesolfidimer und das wird gewonnen über eine Hydrolyse von Vogelfedern.

00:14:47: Und dann hat man eine Lösung mit dem Cysteine enthalten Und das durchströmt jetzt, was ich eben gerade beschrieben habe, unseren Reaktor mit den zwei planparallelen Platten.

00:14:56: Dann wird es reduziert und man erhält dann das Cystein.

00:15:00: Bei dem Reaktors ist noch eine Besonderheit.

00:15:02: Man braucht noch einen Membran in der Mitte denn sonst hab' ich wieder die Rückreaktion und dann oxidiere ich's wieder!

00:15:07: Das heißt also in dem Fall habe ich jetzt ein Zwei-Kammer-System, man spricht dann vom Zweikammersystem.

00:15:11: Also einmal Anolid und Katolid.

00:15:14: Und in dem fall wäre eben der Katolud das Cystein, das strömt durch die Zelle durch – und das kann dann z.B.

00:15:20: Ulrike wunderbar simulieren – und dann erhalten wir daraus das Cystiin, also unser Hustenlöser den wir später einsetzen können.

00:15:27: Das ist jetzt in demfall was wir da machen.

00:15:30: Vielleicht kann ich das kurz ergänzen?

00:15:34: Du hattest das eben gesagt mit den veganen Schnitzeln.

00:15:37: Es gibt es natürlich auch in der veganen Art und Weise, dass da wird es zum Beispiel aus biologischen Abfällen gemacht wie Osoliven oder Träster.

00:15:48: Und dann wird das biologisch fermentiert ist also dann auch vegan.

00:15:53: Also ich glaube neben den Vogelfeldern kann man dann auch weitere Sachen

00:15:58: machen.

00:15:58: An dem Beispiel kann man auch gut erkennen den Vorteil von der Elektrochemie, denn normalerweise dieses Verfahren gibt es natürlich auch als normalische organische Synthese.

00:16:05: Dann heißt das Birch-Verfahren und dann wird eben Ammoniakonatrium eingesetzt.

00:16:10: Und durch die Elektrochemistry fällt es jetzt weg!

00:16:12: Ich setze praktisch nur noch Elektronen ein, Pumpionen da rein machen eine Reduktion in der Halte des Zestilen.

00:16:18: Eigentlich ist das ein super Beispiel welcher Vorteile die Elektroschemie da bringen können.

00:16:22: Du hast gerade gesagt, bei dir der Reaktor erklär das mal ganz kurz.

00:16:26: Das ist jetzt sozusagen ihr macht da Forschung und Entwicklung dann bei EWONIC mit verschiedenen Stoffen.

00:16:32: oder wie läuft es?

00:16:33: Ja genau also bei uns wird das immer so kategorisiert die einzelnen Prozessschritte bis zur technischen Umsetzung vielleicht auch bekannt.

00:16:40: das heißt TRL Level also Technical Readiness Level ist das immer Und wir haben natürlich ganz viele Projekte in so einem Technical Read-Ease Null Eins.

00:16:48: das bedeutet man hat eine Idee Und dann kommt Literaturrecherche dazu.

00:16:54: Wenn man überzeugt, dass es funktioniert, dann macht man die ersten Laborversuche und wenn sie da ganz gut klappen, dann geht man den nächsten Schritt und macht die Pilotierung.

00:17:03: Dann ist man zur TI-L IV und V. Dann kommt eben die große Herausforderung.

00:17:08: Wenn wir uns noch weiter abscaled in den großtechnischen Maßstab, braucht man größere Reaktoren.

00:17:13: Auch das ist bei Elektrochemie eigentlich ganz gut, denn es ist ein bisschen so numbering up Das ist so ähnlich wie bei den Batterien.

00:17:20: Ist natürlich der elektronen Abstand ganz wichtig, denn der beschreibt auch ein bisschen den Energiebedarf.

00:17:26: Wenn ich die Elektronen jetzt weiter auseinanderziehe, dann habe ich einen höheren Potenzialabfall und einen höherer Spallungsabfall.

00:17:31: Ich brauche mehr Strom.

00:17:33: Deswegen versuche ich das immer möglichst eng zu machen, Millimeterabstand oder weniger.

00:17:37: Teilweise gibt es auch moderne Elektrolysen.

00:17:39: Bei der Wasserelektrolyse spricht man uns für Zero-Gap Anordnung.

00:17:43: Das ist das, was wir im Labor entwickeln.

00:17:45: Optimieren bis zum Pilotmaßstab und dann kommt der nächste Schritt in Richtung Skalierung Richtung grusstechnischen Maßstab.

00:17:52: Und da ist natürlich auch so dass ja im Labor es halt alles klein man hat hundert Gramm zu.

00:17:57: ähnlich über dem Kuchenbacken vielleicht.

00:17:58: wenn man ein Kuchen backt den Backofen ist kein Problem für die Familie aber wenn man an tausend Kuchen für die ganze Schule backen will Es geht auch nicht so ohne weiteres dann braucht man halt ganz viele Backöfen.

00:18:08: So geht es nicht.

00:18:09: und das ist dann einmal die logistische Frage.

00:18:11: Und jetzt am Anfang hatten wir das so kurz erwähnt mit der Renaissance, der Elektrochemie.

00:18:15: Daran hat man das momentan ein bisschen... Es gibt eben noch nicht so viele Supplyer weil es im ersten letzten Jahren wieder hochgekommen ist.

00:18:21: deswegen haben auch Ethos eigentlich gestartet damit wir da schneller werden.

00:18:25: einfach und das heißt wir können jetzt nicht so weit dass die Reaktoren kaufen so wie ein Wärmetauscher oder eine Kolonne oder so sondern die wären immer nochmal extra angefertigt.

00:18:35: leider und kann man nicht von der Stange kaufen.

00:18:37: Und deswegen dauert das momentan so ein bisschen lange dieses Abscaling, und da unterstützt uns im E-Torps Ulrike mit der Simulation und ganz viele andere die dann noch mit drin sind.

00:18:46: Da wird es an verschiedenen Projekten gezeigt und wir hier in Haarau muss ich nochmal Werbung machen.

00:18:51: Wir haben hier so die Idee von einem Hub zu gründen, so eine elektrochemie Hub wo wir genau das fokussieren wollen also praktisch nochmal so eine Zwischenstufe Richtung groß technischen Reaktor wo wir die nochmal testen können genau untersuchen können, bevor wir die großtechnische Umsetzung machen.

00:19:05: Das wollen wir zusammenmachen auch mit den Hochschulen und mit verschiedenen vielleicht noch Startups mit reinnehmen und natürlich dann auch Anlagenbauer, die uns das dann direkt umsetzen.

00:19:13: Denn wir sind ja eigentlich nur eine Chemie unternehmen und keine Apparatebauern.

00:19:18: Das hört sich gerade ganz toll an mit diesem gesamten Projekt, was ihr beide da habt.

00:19:22: Mit Industrie auf der einen Seite und den Universitäten der Forschung auf der anderen Seite, dass man im Prinzip wirklich versucht in der gesamten chemischen Industrie diese Transformation jetzt anzuschieben und nicht nur irgendwelche Lippenbekenntnisse zu leisten.

00:19:37: Patrick wie sieht das aus?

00:19:38: kann die chemische Industrie vielleicht gegenüber anderen Industrien auch so eine Art Vorbild werden?

00:19:45: Auf alle Fälle, ich glaube das die chemische Industrie da sehr aktiv ist und die Elektrifizierung so zum Transformationsmotor werden kann auch für andere Industrien.

00:19:53: Zum Beispiel wird ja dort auch Reaktoren elektrisch beheizen.

00:19:55: Es ist ja auch eine Art Elektrifiziert- rung bei uns in der chemischen Industrie.

00:19:59: Da können wir im zusätzlichen richtig die elektrischen MIR anwenden.

00:20:02: Das heißt wir können direkt auf die Elektronen zugreifen, John erzeugt, Reduktion erzeugten, Oxidation erzeugen und damit praktisch Chemikalien minimieren.

00:20:09: Ganz wichtig ist nochmal möchte ich noch mal sagen Ich werde ganz oft angesprochen dass, wenn ich auf Elektrochemie arbeite, der Energiebedarf so hoch ist.

00:20:18: Das stimmt nicht immer!

00:20:19: Es hängt stark von den Reaktionen ab.

00:20:21: Klar bei der Chloralkali-Elektrolüse ist natürlich der Strombedarf das Dominierende aber bei unseren Feindchemikalien ist es nicht unbedingt das Dominirende was Ulrike Freund schon mal gesagt hat.

00:20:31: Ist der Anteil am OPEX von der elektrischen Energie eigentlich gar nicht so hoch.

00:20:35: als Beispiel für rund um zwanzig Prozent?

00:20:37: Daher möchte ich das nochmal erwähnen.

00:20:39: Elektro Chemie bedeutet nicht gleich, dass wir hohen elektrische Energiebedarfe haben.

00:20:43: Ulrike, dich würde ich jetzt gerne erst noch mal fragen.

00:20:44: Du bist ja jetzt mit diesen ganzen Industrievertretern da zusammen im Projekt.

00:20:48: Wie ist das aus deiner Sicht?

00:20:49: Wie kompliziert ist diese Überführung dann dieses Verfahrens in den industriellen Maßstab?

00:20:55: Es ist auf jeden Fall ein spannender Prozess.

00:20:57: Das kann ich sagen wenn man sich also... Ich gucke ja auch aus der akademischen Warte.

00:21:02: In der Industrie habe ich gesagt gab es ein paar einzelne Prozesse schon aber die wurden immer entwickelt ohne die Akademie dabei.

00:21:12: Wir als Ingenieurwissenschaften gucken uns das an und entwickeln die Methoden.

00:21:18: Da sieht man, dass extrem wenig bisher bekannt ist.

00:21:23: Wie skaliere ich den Reaktor auf?

00:21:27: Wenn ich anfange und screene wie die optimalen Bedingungen sind auf einem kleinen Maßstab ... Wie kriege ich dann eigentlich die gleichen Bedingungen hin in der großen Zelle?

00:21:38: Das ist überhaupt nicht so trivial.

00:21:42: Weitere Fragen, die man sich stellen kann sind wie passt der Prozess überhaupt eigentlich ein in den Gesamtprozess?

00:21:52: Weil so eine feinliche Vikalie wird halt nicht nur einen Schritt produziert sondern da habe eine Aufbereitung der das Produkt muss abgetrennt werden und dann muss ich den Elektrolyten, also dass das Leitsatz was da drin ist zum Beispiel rezukulieren.

00:22:09: Das heißt es ist nicht einfach so, dass man jetzt hingeht einen chemischen Reaktor einfach rausnimmt und dann ein Elektrolüser da reinbringt.

00:22:16: Da muss sich die ganze Umgebung auch mit betrachten.

00:22:21: Und dann ist auch noch... Also eine weitere Frage Wann lohnt sich das und wann lohnt es sich nicht?

00:22:28: Wann ist denn so ein elektrochemischer Prozess signifikant besser als ein chemischer.

00:22:33: Da machen wir dann Techno-ökonomische Analyse,

00:22:36: d.h.,

00:22:36: wir gucken an, wann ist der Wirtschaftlich, aber wir machen auch eine ökologische Betrachtung und wir versuchen die sozialen Aspekte mitzunehmen.

00:22:46: Hast du dein konkretes Beispiel schon irgendwie?

00:22:48: Also wie weit seid ihr da in der Analyese?

00:22:51: Die Industrie macht das für sich natürlich auch.

00:22:56: Alle Prozesse, die jetzt draußen sind, haben schon ihre technomische Analyse hinter sich.

00:23:00: Was wir in Ethos aufbauen ist ein Tool dafür.

00:23:02: Das macht der Jörg Sauer bei uns am KLT, der setzt das Aufruhr, das vergleichen kann und das soll dann in der Forschung direkt eingesetzt werden weil die

00:23:14: Forscher

00:23:16: screen sehr viele Moleküle durch Und die Frage ist, auf was man sich fokussiert damit man auch das richtige Pferd setzt.

00:23:24: Das ist vielleicht auch noch mal ein bisschen großer Unterschied wenn man zu anderen Elektrolyse hören geht.

00:23:30: Wasserstoff, Wasser-Elektrolyse wird produzieren, Wasserstoff da gibt es drei verschiedene Typen und das war's.

00:23:37: Dann kann man auch noch CO² Reduktion machen dann kommt zum Beispiel CO und Wasserstoff.

00:23:42: Aber bei diesen Elektroorganischen Synthesen ist es ein riesen großer Zoo Und ich glaube, weswegen das also ein riesengroßer Zoo was man produzieren kann und wir können ja jetzt als Ingenieure oder Ingenieurinnen nicht alles parallel analysieren.

00:24:00: Also kriegt man das hin dass man für eine gewisse Gruppe so einen typischen Prozess Aufstallierungsprozess.

00:24:08: Ja Patrick, so wie ich das jetzt gerade verstanden habe ist eine der großen Hürden tatsächlich die Reaktoren dann auch wirklich hoch zu skalieren.

00:24:15: Also deutlich größer zu machen als in diesem Forschungs- oder auch Pilotmaßstab.

00:24:20: Nimm uns da noch mal mit!

00:24:21: Wie läuft es denn?

00:24:23: Ihr seid jetzt zusammen in diesem Projekt, da ist ja zumindest schon mal Forschung und Industrie zusammen.

00:24:27: aber sind da auch Anlagenbauer dabei, die wiederum auch da schon mitarbeiten?

00:24:32: Oder ist das erst ein Schritt, der später irgendwie kommt, dass man auf Maschinenanlagenbower zugeht?

00:24:37: Auch das, wie schnell könnt ihr das liefern?

00:24:39: Oder ist es überhaupt machbar oder so?

00:24:42: Ne genau.

00:24:42: Das ist ja auch das Ziel.

00:24:43: Da sind Anlagenbauer mit dabei!

00:24:44: Das muss ja auch sein... Das ist auch ganz wichtig was wir ändern wollen dass wir's mit den Anlagenbauern zusammen entwickeln die dann das auch umsetzen können.

00:24:51: denn wenn jetzt ein Chemiker Rheiner Chemiker sitzt der sich vielleicht nicht so gut mit Apparatebau auskennt und dann entwickelt er irgendein ganz tollen Apparat oder hat ganz tolle Gedanken Und nachher kann man das nicht umsetzen, dann ist es auch schlecht.

00:25:02: Deswegen wollen wir eben frühzeitig hier praktische Ingenieurwissenschaften und eben die Chemiker zusammenbringen, um dann eben das schneller in die technische Umsetzung zu bringen.

00:25:10: Das genau hat Ethos auf die Schwanke geschrieben – sonst sind sie das Ziel!

00:25:15: Riechke, China und USA haben gemessen am Umsatz eine größere Chemieindustrie insgesamt.

00:25:20: Hat man sich denn dort auch so der Elektrifizierung verschrieben?

00:25:23: Und ja investiert man da auch gerade so viel in diese organische Elektrosynthese.

00:25:28: was habt ihr da so mitbekommen?

00:25:31: Die große Antwort ist in der Industrie sieht man das jetzt nicht so einfach weil die Industrie generell nicht gerne publiziert Welche Produktionsprozesse sie hat, weil das eben Feinchemikalien sind.

00:25:45: Da ist sehr viel IP dabei.

00:25:46: was man aber sagen kann wir sind ja als ethos mit den japanern mit den englernen mit dem amerikanischen leitenden forschern Verbunden auch mit den chinesischen Das einzige programm was wirklich dieses hoch skalieren auch des zusammenarbeiten mit der industrie macht.

00:26:04: dass findet hier in deutschlande in ethos

00:26:06: statt.

00:26:07: die amerikaner sind haben auch ein größeres Forschungsprogramm, das ist aber rein akademisch.

00:26:14: Dann gibt es ein oder ein paar wenige Prozesse die dort auch produziert werden, aber auch darüber ist wenig bekannt.

00:26:21: Bei den Chinesen wird ich... Also sieht man einen Anstieg der Publikation und es gibt glaube ich auch die eine oder andere Produktion.

00:26:30: Aber also das kann, ich würde behaupten, das kann sportlich werden sozusagen, die können da an Dynamik durchaus

00:26:38: zuzulegen

00:26:39: und dann muss man sich das anschauen.

00:26:41: Aber bisher würde ich sagen, wir haben bei Kladine also gesprochen.

00:26:44: Und vielleicht kann ich nur ein drittes Beispiel geben die electroorganische Synthese war bei den Japanern traditionell immer sehr stark.

00:26:52: Die haben das über Jahrzehnte auch weiter geforscht aber haben auch einzelne Prozesse in Industrie.

00:26:59: Aber die akademischen Forscher haben schon lange keinen großen Kontakt zur Chemieindustrie mehr gehabt und seit wir etwas angefangen haben Die Chemie, also die Chemieindustrie in Japan rennt den lokalen Wissenschaftlern wieder die Türe ein.

00:27:19: Da haben wir sehr viel in Gang gesetzt und wir hoffen natürlich dass diese Dynamik bleibt und wir dadurch auch ein bisschen unsere Chemienustrie stärker machen.

00:27:34: Ja natürlich, wir drücken alle die Daumen.

00:27:36: Dann letzte Frage an euch beide!

00:27:38: Patrick vielleicht kannst du mal anfangen?

00:27:39: Seht ihr denn da die deutsche Industrie aber auch natürlich die Forschung so dahinter auf einem guten Weg jetzt diese Technologie dort technologische Standards sozusagen weltweit setzen zu können und dann vielleicht auch gerade wenn die Anlagenbauer dabei sind, dann diese Dinge dann auch irgendwann mal zu exportieren und damit auch echt Geld zu verdienen.

00:27:58: Das oberste Ziel ist die Transformation der chemischen Industrie.

00:28:04: Wenn wir da vorne wegrennen, können wir einfach davor werden.

00:28:07: Das Ziel ist also die Reduktion von dem Carbon-Futprint auf unseren Produkten.

00:28:11: Das ist ein Ziel durch den Einsatz weniger Chemikalien, um dann vielleicht emissionsfrei zu werden – das sind die obersten Ziele.

00:28:18: Dann im Nebeneffekt ist natürlich auch, dass man die Versorgungssicherheit etwas erhöhen kann indem er durch elektrochemische Prozesse Teilströme wieder zurückführen kann.

00:28:26: und die Elektrodialyse, die ich vorhin erwähnt hatte Das sind alles Aspekte, die ganz wichtig sind für die Zukunft.

00:28:31: Und dann können wir auch wettbewerbsfähig sein und die chemische Industrie hier voran

00:28:36: bringen.".

00:28:50: Die Großchemie und die Pharmaindustrie der Region hier am Rhein, Bayer, Ergonneke, Merck, BSS, Böhringer.

00:29:02: Und diese sind alle emsig dabei das umzusetzen!

00:29:05: Ich glaube wenn wir überlegen wie kann unsere Chemie zukunftsfähig werden dann ist es über neue IP-Neue Prozesse.

00:29:15: Das sind wir jetzt kräftig dabei, mit uns zu setzen.

00:29:21: Ja Ulrike, Patrick, herzlichen Dank für eure Expertise und eure Einschätzung!

00:29:25: Liebes Publikum, schreibt euch das auch mal in die Kommentare was ihr dazu denkt?

00:29:29: Habt ihr davon schon mal irgendwie gehört von diesem Verfahren?

00:29:32: oder arbeitet ihr vielleicht sogar in der Chemieindustrie und wollt einmal eure Gedanken in den Kommentaren loslassen?

00:29:37: dann immer gerne her damit.

00:29:38: Ansonsten sind wie wieder am nächsten Sonntag für euch da.

00:29:40: Macht's gut bis dahin.

00:29:41: Tschüss!

00:29:44: Wir freuen uns, dass ihr zugehört habt.

00:29:45: Und noch mehr freuen würden Patrick und ich uns darüber wenn ihr diesen Podcast bewertet!

00:29:50: Da gibt's meist so eine fünf Sterne Funktion – das ist für uns immer ganz toll, wenn wir so wissen was wir in Zukunft besser machen können.

00:29:58: Wenn nicht schon passiert dann abonniert auch gerne den geladen Podcast und empfieh'n uns auch gerne weiter.

00:30:04: Bedanken wollen wir uns bei all unseren Gesprächsgästen, speziell unseren Partnerinstituten und natürlich allen die hinter den Kulissen sonst noch so mitwerken.

00:30:34: eine Forschungsplattform des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Ulm.

00:30:40: Außerdem unterstützen diesen Podcast das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg, und das Deutsche Zentrum for Luft & Raumfahrt.