{"id":10576,"date":"2007-11-21T00:00:00","date_gmt":"2007-11-20T22:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bio-based.eu\/news\/index.php?startid=20071121-05n"},"modified":"2007-11-21T00:00:00","modified_gmt":"2007-11-20T22:00:00","slug":"rwth-aachen-gruendet-kompetenzzentrum-fuer-kraftstoff-design","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/rwth-aachen-gruendet-kompetenzzentrum-fuer-kraftstoff-design\/","title":{"rendered":"RWTH Aachen gr\u00fcndet Kompetenzzentrum f\u00fcr Kraftstoff-Design"},"content":{"rendered":"<p><b>Der stetige Anstieg des Energiebedarfs und damit auch der Kohlendioxidemission (CO<sub>2<\/sub>) bei beschr\u00e4nkter Verf\u00fcgbarkeit fossiler Energiereserven stellt eine der gr\u00f6\u00dften gesellschaftlichen Herausforderungen dar. Damit gewinnt die Forschung auf dem Gebiet der energetischen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen zunehmend an Bedeutung, um Ersatz f\u00fcr die Nutzung fossiler Energiequellen zu schaffen.<\/b><\/p>\n<p>In der Europ\u00e4ischen Union betr\u00e4gt der Anteil des Verkehrs am Gesamtenergieverbrauch etwa 30 Prozent. F\u00fcr den Zeitraum zwischen 2000 bis 2030 wird ein weiterer Anstieg des Energiebedarfs erwartet &#8211; im Personenverkehr um 14 Prozent und im G\u00fcterverkehr um 74 Prozent. Auf Grund ihrer speziellen Anforderungen hinsichtlich Verteilung, Speicherung, Aufbereitung und Verbrennung stellen Kraftstoffe f\u00fcr den Transportsektor eine besondere Herausforderung dar. Hier sind erfolgreiche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der alternativen Kraftstoffe f\u00fcr den Verkehrssektor dringend erforderlich.<\/p>\n<p><b>Interdisziplin\u00e4ren Ansatz zur Erforschung synthetischer Bio-Kraftstoffe<\/b><br \/>Der Exzellenzcluster &#8220;Ma\u00dfgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse&#8221; an der <a href=\"http:\/\/www.rwth-aachen.de\/\" >RWTH Aachen<\/a> verfolgt vor diesem Hintergrund einen interdisziplin\u00e4ren Ansatz zur Erforschung neuer, synthetischer Kraftstoffe auf Basis von Biomasse. Gezielte synthetische Umwandlungspfade, basierend auf neuen katalytischen Systemen und integrierten Produktionsprozessen mit intensivierten Prozessschritten zur Kraftstoffherstellung, werden erforscht, um so auf m\u00f6glichst effiziente Weise optimierte Kraftstoffe aus Biomasse zu entwerfen. Durch die Formulierung neuer Kraftstoffe mit spezifisch zugeschnittenen Eigenschaften soll das Potential effizienter und sauberer Niedertemperaturbrennverfahren f\u00fcr Verbrennungsmotoren erforscht werden.<\/p>\n<p>&#8220;Die Definition von ma\u00dfgeschneiderten Bio-Kraftstoffen mit optimierten Eigenschaften f\u00fcr neue Brennverfahren unter Ber\u00fccksichtigung der Herstellung stellt eine gemeinsame Herausforderung f\u00fcr die Chemo- und Biokatalyse, die Prozess- und Systemtechnik, die Verbrennungsforschung und die Motorentechnik dar&#8221;, so Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger vom RWTH-Lehrstuhl f\u00fcr Verbrennungskraftmaschinen und Koordinator des Exzellenzclusters. Mit dem zu erforschenden neuen selektiven Prozess zur Umwandlung des gesamten Pflanzenmaterials (Lignozellulose) in ma\u00dfgeschneiderte Kraftstoffkomponenten wird dieser Exzellenzcluster Basis sein f\u00fcr die dritte Generation biogener Kraftstoffe. Diese Kraftstoffe &#8211; ganz im Gegensatz zu vielen heutigen Biokraftstoffen &#8211; werden dabei nicht im Wettbewerb zur Nahrungsmittelkette stehen.<\/p>\n<p>Der disziplin\u00fcbergreifende Forschungsansatz folgt einem modellbasierten Verfahren: Ausgew\u00e4hlte Kraftstoffkomponenten mit ma\u00dfgeschneiderten Eigenschaften werden von den Anforderungen des Verbrennungsprozesses abgeleitet. Die Definition dieses Kraftstoffs wird von dem Forschungserfolg attraktiver katalytischer Umwandlungspfade und dem Aufwand f\u00fcr deren Produktion abh\u00e4ngen. &#8220;Nur die enge Vernetzung der unterschiedlichen Disziplinen &#8211; das hei\u00dft der Chemie, der Verfahrenstechnik und der Verbrennungstechnik &#8211; schafft die Voraussetzung zur systematisch optimierten L\u00f6sung, die von einer Disziplin alleine nicht dargestellt werden kann&#8221;, so Professor Pischinger.<\/p>\n<p>Das gemeinsam gegr\u00fcndete Kompetenzzentrum Kraftstoff-Design (Fuel Design Center) dokumentiert die enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus der naturwissenschaftlichen Fakult\u00e4t und der Fakult\u00e4t f\u00fcr Maschinenwesen der RWTH sowie den beteiligten Partnerinstitutionen: dem Aachener Fraunhofer-Institut f\u00fcr Molekulare Biotechnologie und Angewandte \u00d6kologie (<a href=\"http:\/\/www.ime.fraunhofer.de\/\" >IME<\/a>) sowie dem <a href=\"http:\/\/www.mpi-muelheim.mpg.de\/kofo\/mpikofo_home.html\" >Max-Planck-Institut f\u00fcr Kohlenforschung<\/a> in M\u00fchlheim an der Ruhr. Das Fuel Design Center baut auf langj\u00e4hrige, erfolgreiche Forschung in den relevanten Gebieten. Etwa 130 der \u00fcber 400 Professoren der RWTH Aachen lehren und forschen in den Bereichen Natur- und Ingenieurwissenschaften. Dazu sind derzeit \u00fcber 500 Wissenschaftler, unterst\u00fctzt von etwa 400 technischen Angestellten und etwa 250 studentischen Mitarbeitern in diesen Bereichen t\u00e4tig. Es wird auf die bestehende Infrastruktur und auf aktuelle Forschungsarbeiten von f\u00fcnf Sonderforschungsbereichen, drei Graduiertenschulen und einem DFG-Schwerpunktprogramm aufgebaut. Mit dem Zusatzbudget der Exzellenzinitiative werden etwa 80 neue wissenschaftliche Stellen geschaffen, um das disziplinen\u00fcbergreifende Forschungsfeld &#8220;Ma\u00dfgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse&#8221; zu st\u00e4rken.<\/p>\n<p><b>Drei fach\u00fcbergreifende Forschungsfelder<\/b><br \/>Um die hochgesteckten Forschungsziele zu erreichen, sind im Rahmen des Fuel Design Centers drei fach\u00fcbergreifende Forschungsfelder definiert: <\/p>\n<ul>\n<li>Molekulare Transformation<\/li>\n<li>Reaktions- und Prozess-Design f\u00fcr nachwachsende Rohstoffe und <\/li>\n<li>Kraftstoffeinspritzung und Verbrennung.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Das integrative Forschungsfeld &#8220;Molekulare Transformation&#8221;, das von Univ.-Prof. Dr. Walter Leitner koordiniert wird, konzentriert sich auf die gezielte Umsetzung biogener Substrate aus den Rohstoffstr\u00f6men Cellulose, Hemicellulose und Lignin zu molekular definierten Komponenten eines ma\u00dfgeschneiderten Kraftstoffs. Die Erforschung ausgew\u00e4hlter molekularer Stoffumwandlungen auf Basis der Katalyse als Schl\u00fcsseltechnologie wird im Mittelpunkt der Forschung stehen. &#8220;Aufgrund der Komplexit\u00e4t der erforderlichen Stoffumwandlungen sollen die komplement\u00e4ren Vorz\u00fcge der drei wichtigsten Katalysedisziplinen &#8211; homogene, heterogene und Bio-Katalyse &#8211; in einem integrierten Ansatz von der molekularen bis zur mesoskopischen Skala ausgelotet werden&#8221;, so Professor Leitner.<\/p>\n<p>Das integrative Forschungsfeld &#8220;Reaktion- und Prozesstechnik f\u00fcr nachwachsende Rohstoffe&#8221; untersucht zentrale Fragen auf dem Wege zu einer neuen Verfahrenstechnik f\u00fcr die Herstellung von Kraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen. &#8220;Der Schwerpunkt liegt dabei auf integrierten Prozessen und intensivierten Apparaten. Zun\u00e4chst werden Prozesse zur selektiven Umsetzung von Biomasse zu Substraten bearbeitet. Darauf aufbauend wird sp\u00e4ter die Weiterverarbeitung zu Kraftstoffkomponenten betrachtet&#8221;, schildert Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Marquardt als Sprecher dieses Forschungsfelds.<\/p>\n<p>Univ.-Prof. Dr.-Ing. Norbert Peters, Sprecher des dritten integrativen Forschungsfeldes &#8220;Kraftstoffeinspritzung und Verbrennung&#8221;, erl\u00e4utert, dass &#8220;ma\u00dfgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse eine noch nie da gewesene Gelegenheit bieten, den Energiewandlungsprozess in Verbrennungsmotoren neu zu gestalten&#8221;. Er f\u00fcgt hinzu: &#8220;Die beiden traditionellen Motortypen, der Otto- und der Dieselmotor, wurden zur Verwendung der leichter oder der schwerer siedenden Anteile fl\u00fcssiger Kohlenwasserstoffe entwickelt, die aus Roh\u00f6l destilliert werden k\u00f6nnen. Indem der Kraftstoff aus Biomasse im Hinblick auf die Anforderungen des Motors ma\u00dfgeschneidert wird, kann man Brennverfahren realisieren, an die man bisher nicht h\u00e4tte denken k\u00f6nnen.&#8221; Beispielsweise wird f\u00fcr den Dieselmotor die Selbstz\u00fcndung h\u00f6herer Kohlenwasserstoffe aufgrund der Niedrigtemperaturkinetik als g\u00fcnstig angesehen, aber als sch\u00e4dlich f\u00fcr den Ottomotor, weil dieselbe Kinetik f\u00fcr das Klopfen verantwortlich ist. Ma\u00dfgeschneiderte Kraftstoffe mit unterschiedlicher Temperatur- und Druckabh\u00e4ngigkeit der Selbstz\u00fcndkinetik k\u00f6nnten imstande sein, diesen Widerspruch zu l\u00f6sen. &#8220;Diese oder andere Eigenschaften, die sich von denen konventioneller Kraftstoffe unterscheiden, k\u00f6nnten es erm\u00f6glichen, ein neues Brennverfahren zu entwickeln, das gemeinsame Eigenschaften zuk\u00fcnftiger Otto- und Dieselmotoren teilt&#8221;, fasst Prof. Pischinger zusammen.<\/p>\n<p><b>Querschnittsthema: Fuel Design<\/b> <br \/>In dem \u00fcbergreifenden Querschnittsthema &#8220;Fuel Design&#8221; werden alle Aktivit\u00e4ten der beschriebenen Forschungsfelder geb\u00fcndelt, um den ma\u00dfgeschneiderten Kraftstoff aus Biomasse zu definieren. Das gezielte Kraftstoff-Design erfordert eine gemeinsame Herangehensweise aller beteiligten Forschungsfelder und umfasst sowohl das Design der Stoffumwandlungsprozesse sowie die Optimierung der energetischen Umsetzung im Verbrennungsmotor. Nur durch ein systematisches Vorgehen, unterst\u00fctzt durch den gezielten Einsatz mathematischer Modelle und Methoden, k\u00f6nnen die Potentiale des gezielten Designs neuer Kraftstoffkomponenten genutzt werden. Die zu entwickelnden methodischen Ans\u00e4tze dienen nicht nur der Auswahl der vielversprechendsten bekannten Komponenten, sondern vor allem auch der Identifikation neuer Kraftstoffkomponenten. Hier ist das Exzellenzcluster &#8220;Ma\u00dfgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse&#8221; durch die B\u00fcndelung der Kompetenzen der verschiedenen Forschungsgebiete bestrebt, Synergien im methodischen und wissenschaftlichen L\u00f6sungsansatz zu schaffen.<\/p>\n<p>Die RWTH Aachen wird die Kompetenzen in einem gemeinsamen &#8220;Fuel Design Center&#8221; mit \u00fcber 1.000 Quadratmeter Laborfl\u00e4che b\u00fcndeln. Dar\u00fcber hinaus ist geplant, zwei neue Professuren einzurichten sowie f\u00fcnf Juniorprofessoren, um so eine strukturelle Nachhaltigkeit zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n<p>Um eine kritische \u00dcberpr\u00fcfung der Forschungsarbeiten sicherzustellen, wurde schon in der Antragsphase ein mit international renommierten Forschern besetztes Advisory Board berufen. Beteiligt sind auf \u00e4hnlichen Themengebieten t\u00e4tige Wissenschaftler, etwa der <a href=\"http:\/\/www.princeton.edu\/\" >Princton University<\/a>, der <a href=\"http:\/\/www.yale.edu\/\" >Yale University<\/a> oder des <a href=\"http:\/\/web.mit.edu\/\" >MIT<\/a>. Dar\u00fcber hinaus sind Industrievertreter aus der chemischen Industrie wie <a href=\"http:\/\/www.bayer.de\/\" >Bayer<\/a>, aus der Petrochemie wie <a href=\"http:\/\/www.deutschebp.de\/\" >BP<\/a> oder <a href=\"http:\/\/www.shell.de\/\" >Shell<\/a> sowie aus dem Automobilbereich wie <a href=\"http:\/\/www.daimler.de\/\" >Daimler<\/a>, <a href=\"http:\/\/www.ford.de\/\" >Ford<\/a>, <a href=\"http:\/\/www.volvo.de\/\" >Volvo<\/a> und <a href=\"http:\/\/www.volkswagen.de\/\" >VW<\/a> in das Advisory Board eingebunden. Durch diese externen Partner wird ein direktes Feedback im Hinblick auf eine sp\u00e4tere Umsetzung eingebracht. Schlie\u00dflich sollen die Forschungsergebnisse nicht nur in Lehrveranstaltungen eingebunden werden, sondern es soll idealerweise ein direkter Transfer der Forschungsergebnisse in die industrielle Anwendung gepr\u00fcft werden.<\/p>\n<p>F\u00fcr 2008 ist ein erster internationaler Workshop zum Thema &#8220;Tailor-Made Fuels from Biomass&#8221; in Aachen geplant. Neben den Forschern des Exzellenzclusters werden als Redner auch weltweit renommierte Wissenschaftler sowie Industrievertreter eingeladen, um so einen engen wissenschaftlichen Austausch zu etablieren und zu pflegen. Die Voraussetzungen f\u00fcr den Erfolg des Exzellenzclusters sind f\u00fcr die RWTH Aachen und die Partnerinstitutionen einmalig, nicht zuletzt weil die fachgebiets\u00fcbergreifende Forschung in Aachen als der Universit\u00e4t mit dem h\u00f6chsten Anteil an drittmittelfinanzierter Forschung deutschlandweit &#8211; 150 Millionen des Gesamtbudgets von 540 Millionen Euro &#8211; bereits eine lange Tradition hat.<\/p>\n<p><b>Kontakt<\/b><br \/>Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger <br \/>Michael Wittler <br \/>Lehrstuhl f\u00fcr Verbrennungskraftmaschinen <br \/>RWTH Aachen<br \/>Tel. 0241-80-953 73<\/p>\n<p>(Vgl. Meldungen vom <a href=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/eu-projekt-irenewi-untersucht-btl-herstellungswege\/\" >2007-06-29<\/a>, <a href=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/pilotanlage-fuer-btl-kraftstoff-bioliq-erste-ausbaustufe-eingeweiht\/\" >2007-06-21<\/a> und <a href=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/volkswagen-beteiligt-sich-am-biokraftstoffunternehmen-choren\/\" >2007-10-12<\/a>.)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p><b>Der stetige Anstieg des Energiebedarfs und damit auch der Kohlendioxidemission (CO<sub>2<\/sub>) bei beschr&auml;nkter Verf&uuml;gbarkeit fossiler Energiereserven stellt eine der gr&ouml;&szlig;ten gesellschaftlichen Herausforderungen dar. 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