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FORSCHUNG — 69
Der Lehrstuhl kooperiert im Rahmen
des CEEC Jena umfangreich und stra-
tegisch mit dem Fraunhofer-Institut
für Keramische Technologien und
Systeme (IKTS) Hermsdorf und Dres-
den. Im Vordergrund stehen Grundla-
genuntersuchungen zu Trenneffekten
an neuartigen keramischen Membra-
nen. Beispielsweise wurde im Rah-
men gemeinsamer Arbeiten an hyd-
rophoben Membranen ein steuerba-
rer Hysterese-Effekt entdeckt, der
eine sehr energieeffiziente Phasen-
trennung sehr stabiler Öl-in-Wasser-
oder Wasser-in-Öl-Emulsionen mit ein
und derselben Membran ermöglicht.
Einen weiteren Schwerpunkt bilden
innovative Verfahrenskombinationen
aus Elektrochemie, Kavitation und
elektrophysikalischen Effekten zur
Detektion und zum Abbau von anthro-
pogenen Mikroschadstoffen, wie z. B.
Pharmazeutika in Wasser.
Der Regionale Wachstumskern
„pades“ (Partikeldesign Thüringen)
bildet mit seinen vielfältigen Teilpro-
jekten die Basis für eine weitere Ko-
operation zwischen dem Lehrstuhl
und dem IKTS. Im Rahmen von pades
werden am Lehrstuhl unter anderem
neue, partikuläre Hybridmaterialien
aus funktionalen Gläsern, Kohlenstoff
und Oxiden synthetisiert, die in der
Luftreinhaltung oder der heteroge-
nen Gasphasenkatalyse eingesetzt
werden.
Enge Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Nachhaltigkeit ist eines der Schlagwörter, welches für die
Entwicklung unserer Gesellschaft prägend ist. So verwun-
dert es nicht, dass auch im Bereich der Chemie nachhalti-
gen Synthesen eine große Bedeutung zugeschrieben wird.
Ein Aspekt von Nachhaltigkeit ist die Einsparung von Res-
sourcen, was zum Beispiel durch lösungsmittelfreie oder
lösungsmittelreduzierte Syntheseverfahren erreicht wer-
den kann. Diesem Leitbild folgend stellen Mahlkörpermüh-
len (z. B. Planetenkugelmühlen) Alternativen für klassische
Prozessführungen und klassische Chemiereaktoren dar.
Infolge der Mahlkörperbewegungen im Inneren der Reak-
toren wird eine stetige und hinreichend gute Vermischung
von Feststoffen erreicht. Des Weiteren ermöglichen me-
chanische Beanspruchungsvorgänge wie Schlag oder Rei-
bung, die beim Vermahlen instantan auftreten, eine Initiie-
rung chemischer Reaktionen, was für die selektive und
lösungsmittelreduzierte Synthesechemie von Interesse ist.
Innerhalb des von der Deutschen Bundesstiftung Um-
welt (DBU) geförderten Verbundprojektes „RESPEKT - Res-
sourceneffiziente chemische Synthese – Prozessentwick-
lung in Kugelmühlen für lösungsmittelfreie Reaktionen“
wurden derartige Verfahren unter chemischen aber auch
ingenieurwissenschaftlichen Gesichtspunkten untersucht
(Abb. 2). Durch die Kooperation des ITUC der FSU Jena mit
weiteren Partnern aus Hochschule und Industrie unter
Leitung von PD Dr. Achim Stolle konnte die Skalierbarkeit
derartiger Prozesse unter Beweis gestellt werden. Die
Kopplung von verfahrenstechnischem und chemischem
Knowhow war in diesem Zusammenhang der Schlüssel
zum Erfolg, was die Rolle der Verfahrenstechnik im Zusam-
Prozessentwicklung in Kugelmühlen für ressourceneffiziente Reaktionen
menhang mit Nachhaltigkeitsentwicklungen im Allgemei-
nen unterstreicht. Die international beachteten Resultate
dieses Projektes bilden eine solide Basis für die Weiter-
entwicklung des Forschungsgebietes und für zukünftige
Kooperationen.
[2] Ranu B., Stolle A. (2015): Ball Milling Towards Green Synthesis. RSC
Publishing, London 2015.
[3] Schmidt R., Burmeister C., Balaz M., Kwade A., Stolle A. (2015): Effect
of Reaction Parameters on the Synthesis of 5-Arylidene Barbituric Acid
Derivatives in Ball Mills. Org. Process Res. Devel. DOI:10.1021/op5003787.
[4] Stolle A., Schmidt R., Jakob K. (2014): Scale-up of organic reactions in
ball mills: process intensification with regard to energy efficiency and
economy of scale. Faraday Discuss. DOI:10.1039/c3fd00144j.
Abb. 2. Robustheit mechanochemischer Reaktionen in
Mahlkörpermühlen. Grafik: Achim Stolle