Nachhaltigkeit in der Chemiebranche

Nachhaltigkeit

Technische Innovationen sind der Schlüssel zu einer grünen Zukunft, die eine lebenswerte Erde mit Wohlstand verbindet und sichert. Grüne und blaue Chemie wird die fossilen Dinosaurier endgültig ablösen – dafür brauchen wir chemischen Erfindergeist und technische Ingenieurskunst.

Als Verfahrens- und Chemieingenieur:in kannst du einen entscheidenden Beitrag zur Rettung der Erdatmosphäre leisten. Ob Erneuerbare Energien, nachwachsende Rohstoffe oder Wasserstoff als Hoffnungsträger der Zukunft – ein wandelbares Universum wartet auf dich.

Trage mit chemischen Lösungen zu den Herausforderungen unserer Zeit bei. Verwirkliche deine Vision einer nachhaltigen Chemie von morgen als Entreupreneur:in mit eigenem StartUp oder in einem der großen Chemieunternehmen.

Klimawandel

Weltweite Überschwemmungen, Rekordtemperaturen und häufige Waldbrände sind Vorboten des sich abzeichnenden Klimawandels. Am effektivsten schützen wir das Klima, wenn wir das menschengemachte CO2 reduzieren – indem wir weite Teile unserer Industriezweige auf saubere Technologien umbauen.

Als Ingenieur:in der Verfahrens- und Chemietechnik setzt du künftig Biomasse statt Erdöl als chemischen Rohstoff ein, betreibst chemische Anlagen mit erneuerbaren Energien und speicherst überschüssige nachhaltige Energien in synthetisch hergestelltem Kohlenwasserstoff. Mit Wissenschaft leistet du damit einen wertvollen Beitrag, um den Klimawandel zu bekämpfen.

Erneuerbare Energien

Ob Sonnenenergie, Windenergie oder Biogas – erneuerbare Energien sind sauber und unerschöpflich. Mit Photosynthese wandeln Pflanzen Sonne in Energie um. Mit Solarpanels auf dem Dach ziehen wir mit der Natur bionisch gleich. Windräder im Offshorepark nutzen kinetische Energie. Biogasanlagen wandeln landwirtschaftliche Reststoffe chemisch in Strom um.

Ganz ohne CO2 liefert uns die Energiewende Strom, Wärme und Mobilität. Dabei sorgen Verfahrens- und Chemieingenieur:in dafür, dass Energie möglichst effizient umgewandelt und gespeichert wird. Auch hier ist dein Einfallsreichtum gefragt, neue Wege der Energiespeicherung der Energieerzeugung zu finden oder bestehende zu optimieren.

 

Effiziente Energiespeicherung

Erneuerbare Energien produzieren schwankende Strommengen – für ein stabiles versorgungssicheres Stromnetz brauchen wir deshalb effiziente Energiespeicher. Diese gleichen fehlenden Strom zu Peakzeiten aus oder speichern überschüssige Energie für späteren Bedarf – so lassen sich etwa Windkraftanlagen optimal nutzen.

Ob du einen Salzspeicher verwendest, Wasserstoff in Methan umwandelst oder Lithium-Ionen-Akkus jeder Größe einsetzt – Energie kannst du auf vielfältige Weise speichern. Als Verfahrens- und Chemieingenieur:in optimierst du bestehende Verfahren oder erfindest neue. Oder du verbesserst Wärmedämmungen in Wohnhäusern etwa mit thermischen Superisolatoren wie es das Forschungsteam CeMos an der Hochschule Mannheim vormacht.

Digitaler Zwilling

Der digitale Zwilling eines echten Rührkessels erwacht in der simulierten Welt eines Computers zum Leben – samt allen chemischen und physikalischen Gesetzen. Auf diese Art digitalisieren Verfahrens- und Chemieingenieur:innen.

So lassen sich Reaktionsmechanismen ressourcenschonend simulieren und direkt am Computer optimieren. Oder neue Werkstoffe in der virtuellen Welt auf Festigkeit, Korrosions- und Temparaturbeständigkeit prüfen. Und die Eigenschaften neuer Elemente basierend auf den Ausgangselementen vorhersagen.

Mit Scale-Up-Verfahren kannst du Laborversuche in großen Dimensionen testen. Das schont nicht nur den Gelbbeutel sondern auch die Umwelt. Und du als Studierender kannst dich gefahrlos ausprobieren bevor du an den großen Anlagen werkelst.

Kreislaufwirtschaft

Natürliche Prozesse kennen keinen Abfall, denn hier werden alle Stoffe am laufenden Band wiederverwertet. Die Kreislaufwirtschaft will das gleiche. Dafür braucht sie konsequent erneuerbare Energien. Lassen sich Stoffe mehrfach nutzen, sind sie ökoeffizient – Plastik aus biologischen Nährstoffen verbleibt in biologischen Kreisläufen, technische Nährstoffe in technischen Kreisläufen.

Als Verfahrens- und Chemieingenieur:in machst du noch viel mehr: Du wandelst hierzu klassische Abfallstoffe wieder in Wertstoffe um, recycelst seltene Erden aus Elektronik und bereitest Kunststoffe chemisch auf. So leistest du deinen technologischen Beitrag zum Schutz unserer Erde.

Nachwachsende Rohstoffe

Stell dir eine Bioraffinerie der Zukunft vor, die grünen Kunststoff herstellt. Zum einen klimaneutral zum anderen biologisch abbaubar. Science-Fiction ? Keineswegs, Lignin verleiht Pflanzen Form und Stabilität und könnte Erdöl im großen Stil ersetzen.

Die Superpower der Pflanzen lässt sich vielfältig nutzen: seien es Kraftstoffe wie Bioethanol für umweltfreundlichere Autos oder antimikrobielle Medikamente, die gegen Pilze und Bakterien helfen. Dabei nutzt du nachwachsende Rohstoffe entweder stofflich oder energetisch.

Wasserstoff Revolution

Wasserstoff ist das Multitalent der Energiewende und hat das Zeug zum Klimaretter – grüner Stahl ist nur mit der hohen energetischen Wirksamkeit von Wasserstoff denkbar. Erste komplett emissionsfreie Busse und LKW fahren bereits mit Brennstoffzellen.

Basierend auf der Wasserelektrolyse, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet, entsteht die neue Branche der Wasserstoffwirtschaft. Vor allem als grüner Wasserstoff, der mit erneuerbaren Energien erzeugt wird, ist er vielversprechend.

Im Power-to-Gas-Verfahren lässt sich die Energie des Wasserstoffs gut speichern und transportieren. Als Verfahrens- und Chemieingenieur:in sorgst du zum einem für seine sichere Verarbeitung. Zum anderen arbeitest du an seiner vielfältigen Wandlung und seiner Distribution – denn Wasserstoff ist ein besonders wichtiger Ausgangsstoff der chemischen Industrie.

Neue Materialien

Das Wundermaterial Carbon ist härter als Stahl und leichter als Aluminium. In Elektrofahrzeugen verbaut wird es zum Schlüsselmaterial für hohe Reichweiten. In Flugzeugen zur Leichtbauweise. Leichte Baumaterialien verbrauchen weniger Energie. Intelligente Nanopartikel reagieren auf ihre Umwelt und filtern etwa Schadstoffe aus Wasser. Und biegsame OLED-Lichter beleuchten stromsparender als herkömmliche LED.

Die gegenwärtige Rohstoffknappheit fordert von uns ressourcenschonende Innovationen. Als Verfahrens- und Chemieingenieur:in kannst du helfen, neue Antworten zu finden – beispielsweise mit Kohlenstoff als wichtigen Baustein unseres Lebens, der sich vielfältig modifizieren lässt.

CO2 Reduktion

Nachhaltigkeit kommt aus der Forstwirtschaft und bedeutet: Holze nur soviel ab wie nachwachsende Bäume an CO2 wiederaufnehmen – nur dann handelst du klimaneutral. Mit Erdöl, Kohle und Erdgas haben wir mehr fossile Brennstoffe verbrannt als die Erdatmosphäre an CO2 aufnehmen kann. Und damit den Klimawandel verursacht.

In der Chemie- und Verfahrenstechnik gibt es viele Ideen das CO2 wieder zu binden und zu reduzieren: Direkt an der Kraftwerkquelle abtrennen und als Methan speichern, Algenbioreaktoren züchten oder Moore wiederverwässern, um sie als CO2-Staubsauger zu verwenden.

Umweltschutz und Sicherheit

Ein handlicher Würfel mit grünem Licht gibt im Klassenzimmer das Go für Präsenzunterricht. Aerosole lassen sich messen – zumindest an der Hochschule Mannheim, wie es das Forscherteam CeMOS an der Verfahrens- und Chemietechnik beweist. Sicherheit ist nicht nur im Klassenzimmer bedeutend, sondern vor allem an großen chemischen Anlagen. Mit thermischer Prozesssicherheit garantierst du, dass alles wie am Schnürchen läuft.

Oder du stellst die Qualität von Wasser, Luft und Boden mit Analysenmethoden sicher. Denn alle wollen sauberes Trinkwasser, reine Luft und gesunde Lebensmittel von unseren Landwirten. Oder du arbeitest in einer Biokläranlage, um mit Nanomaterialien eine grüne Niere aufzubauen.