F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R K E R A M I S C H E T E C H N O L O G I E N U N D S Y S T E M E I K T S

KURZPORTRÄT DESFRAUNHOFER IKTSDas Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS betreibt anwen-

dungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Institutsteile in Dresden

und Hermsdorf (Thüringen) formen gemeinsam das größte Keramikforschungsinstitut

Europas.

Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickelt das Fraunhofer IKTS moderne

keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie

prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaß-

stab. Das Institut arbeitet in acht marktorientierten Geschäftsfeldern, um keramische

Technologien und Komponenten für neue Branchen, neue Produktideen und neue Märkte

jenseits der klassischen Einsatzgebiete zu demonstrieren und zu qualifizieren. Dazu gehö-

ren keramische Werkstoffe und Verfahren, Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Elektronik

und Mikrosysteme, Energie, Umwelt- und Verfahrenstechnik, Bio- und Medizintechnik,

Optik sowie die Material- und Prozessanalyse.

Der Institutsteil Materialdiagnostik erweitert das Forschungsportfolio um die Kompetenzen

Werkstoffdiagnose und -prüfung. Die Prüfverfahren aus den Bereichen Akustik, Elektro-

magnetik, Optik, Mikroskopie und Strahltechnik tragen maßgeblich zur Qualitätssicherung

von Produkten und Anlagen bei.

Keramische Membranen

- Poröse keramische Träger in Rohr- und Scheibengeometrie

- Poröse keramische Membranen von makroporös bis nanoporös

- Dichte, leitfähige und gemischtleitfähige Membranen

- Mustermembranen im technischen Maßstab

Poröse und zelluläre Keramiken

- Kornkeramiken und Extrudate mit engen Porengrößenverteilungen

- Offenzellige Schaumkeramiken mit hohen Porenvolumina > 90 %

Adsorbenzien und Speichermaterialien

- Schicht- und Gerüstsilikate auf Basis natürlicher Rohstoffe

- Synthese von Zeolithen und Mischoxiden

Katalysatoren und Katalysatorträger

- Katalysatorentwicklung, -screening, -herstellung und -charakterisierung

- Katalytische Membranen

Membranverfahrenstechnik (Flüssigfiltration, Gastrennung) und Partikelfiltration

- Membran- und Filterprüfung im Labor- und Technikumsmaßstab

- Entwicklung und Prototypenbau von Anlagen

- Verfahrensauslegung und Pilotierung

Prozesstechnik für Zerkleinerung, Aufschluss und Mischen biogener Substrate

- Innovative Verfahrensentwicklung und -auslegung zur Biomassebehandlung

- Prozesse zur Erzeugung fester, flüssiger und gasförmiger Energieträger

- Engineering von Biogasanlagen unter Verwendung innovativer Verfahrensschritte

Chemische Verfahrenstechnik

- Modellierung, Validierung und Optimierung von Stofftransport und Reaktion

- Entwicklung und Optimierung katalytischer Prozesse

- Automatisierung von verfahrenstechnischen Systemen

Elektrochemie

- Elektrochemische Wasserreinigung und Wasserdesinfektion

- Wertstoffrückgewinnung aus Abwasser

KONTAKTGeschäftsfeld

Umwelt- und

Verfahrenstechnik

Dr. Ingolf Voigt

Fraunhofer-Institut für

Keramische Technologien

und Systeme IKTS,

Institutsteil Hermsdorf

Michael-Faraday-Straße 1,

07629 Hermsdorf

Tel. +49 36601 9301-2618

ingolf.voigt@

ikts.fraunhofer.de

5

5 10 m³-Biogas-Pilotanlage.

G E S C H Ä F T S F E L D

UMWELT- UNDVERFAHRENSTECHNIK

www.ikts.fraunhofer.de

Infrastruktur

- Teststände zum Prüfen von

Membranen, Filtern, Adsor-

benzien und Katalysatoren

- ATEX-konforme Membran-

lagen für Lösemittelfiltra-

tion und -dampfpermeation

- Mobile Anlagen für

Versuche beim Kunden

- Applikationszentrum

Membrantechnik

- Applikationszentrum

Bioenergie

KOMPETENZEN UND INFRASTRUKTUR

TITELBILD Technikum zur

Erprobung von keramischen

Membranen für die Reinigung

und Aufbereitung von Wasser,

Lösemitteln und Gasgemischen.

Umwelt- und Verfahrenstechnik_SF_final.indd 1-3 23.03.2015 15:56:15

1 Keramische Membranen in

verschiedenen Rohrgeometrien.

2 Keramikkatalysator für die

Abgasnachbehandlung.

3 Einsetzen von sauerstoff-

selektiven Membranen in einen

Sauerstoffgenerator.

4 Tomographiereaktor zur

Bewertung von Misch- und

Rührprozessen.

Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung

Die Wasserreinhaltung insbesondere durch Abwasserreinigung

ist ein zentrales Anliegen des Umweltschutzes. Hierbei

konzentriert sich das Fraunhofer IKTS auf chemie- und

biologiefreie Verfahren und integrierte Reaktorsysteme für

die Behandlung von Ab- und Prozesswässern. Mit Hilfe von

keramischen Membranen oder elektrochemischen und photo-

katalytischen Oxidationsverfahren lassen sich so Trinkwasser,

kommunale und industrielle Prozesswässer, Bergbauwässer

oder Geothermie-Tiefenwässer aufbereiten.

Sauerstoffgewinnung und -nutzung

In vielen Verbrennungs- und Oxidationsprozessen kann die

Effizienz durch die Zuführung von Sauerstoff gesteigert

werden. Um Sauerstoff kostengünstig zu gewinnen, entwi-

ckelt das Fraunhofer IKTS sauerstoffselektive Membranen

und darauf aufbauend Sauerstoffgeneratoren. Durch den

höheren Wirkungsgrad in der Verbrennung verringert sich

der Verbrauch an fossilen Energieträgern und somit die CO2-

Emission. Im Oxycoal- bzw. Oxyfuel-Verfahren lässt sich durch

Verbrennung mit einem O2/CO2-Gemisch an Stelle von Luft ein

reines CO2-Abgas erzeugen, das entweder stofflich genutzt

(CCU – Carbon Capture and Use) oder durch Sequestrierung

(CCS – Carbon Capture and Storage) unschädlich gemacht

werden kann. Darüber hinaus arbeitet das Fraunhofer IKTS an

selbstverdichtenden Verbrennungsprozessen unter Verwen-

dung von Sauerstoffspeichern.

Abgasnachbehandlung und Gasaufbereitung

Viele technische Prozesse erzeugen Gasgemische, die

gesundheits- und umweltschädliche Partikel (Feinstaub) und

gasförmige Schadkomponenten enthalten. Für die Heißgas-

entstaubung und Partikelfiltration bietet das Fraunhofer IKTS

offenporige, zellulare keramische Formkörper und Membranen

an. Nanoporöse Membranen erlauben beispielsweise die

Abtrennung von Einzelkomponenten aus Gasgemischen. Einen

weiteren Schwerpunkt bilden keramische Katalysatorträger

und Katalysatoren für die Abgasreinigung. Als Alternative zu

Edelmetallen weisen keramische Katalysatoren eine höhere

thermische Stabilität auf. Außerdem tolerieren sie übliche, für

Edelmetalle kritische Katalysatorgifte, wesentlich besser.

2 4

UMWELT- UNDVERFAHRENSTECHNIKIm Geschäftsfe ld »Umwelt- und Verfahrenstechnik« bietet das Fraunhofer IKTS Werkstoffe, Technologien

und Systeme, die die Umwandlung von Stoffen und Energie s icher, eff iz ient, umwelt- und kl imaschonend

gesta l ten. Im Mitte lpunkt stehen dabei Prozesse im Bereich konvent ionel ler und Bioenergien, Strategien

und Verfahren zur Wasser- und Luftre inhaltung sowie zur Rückgewinnung von werthalt igen Rohstoffen

aus Reststoffen. Keramische Technologien ermögl ichen neue Reaktorkonzepte für die chemische Industr ie.

Das Fraunhofer IKTS gehört zu den weltweit führenden

Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Stofftrenntech-

nik unter Verwendung keramischer Materialien. Werkstoff-,

Technologie- und Verfahrensexpertise greifen ineinander und

ermöglichen so komplexe verfahrenstechnische Systeme für

energieeffiziente Trennverfahren, chemische Umsetzung und

Wertstoffrückgewinnung. Keramische Membranen, Filter,

Adsorbenzien und Katalysatoren des Fraunhofer IKTS spielen

eine zentrale Rolle bei Prozessen der Gasaufbereitung und

Wasserbehandlung. Zudem werden keramische Membran-

verfahren mit innovativen Werkstoffen zu neuen Reaktor-

konzepten kombiniert.

Das Wissen um die Prozesstechnik zur Zerkleinerung, zum

Aufschluss und Mischen biogener Substrate stellt eine weitere

Kernkompetenz des Fraunhofer IKTS im Bereich der biochemi-

schen und thermochemischen Biomassekonversion dar.

In zahlreichen Labor- und Pilotanlagen werden fluidische,

elektrochemische und thermomechanische Kenngrößen

für die Stofftransportvorgänge und Reaktionen modelliert,

validiert und optimiert. Mit umfangreichen Laboren, Technika

und den Applikationszentren für Membrantechnologie und

Bioenergie verfügt das Geschäftsfeld über eine ausgezeichnete

Infrastruktur, um Projekte verschiedenster Umfänge und

Skalen realisieren zu können. Die Ergebnisse fließen direkt in

Demonstrationsanlagen ein, die beim Kunden errichtet und

durch das Fraunhofer IKTS betreut werden können.

ANWENDUNGSBEREICHEChemie und Elektrochemie

Stofftrennungen mit langlebigen keramischen Membranen

sind energieeffizient und damit oft wirtschaftlicher als

thermische Trenntechniken, Extraktions- und Adsorptions-

verfahren, die in der chemischen Verfahrenstechnik häufig

eingesetzt werden. Mit Membranen reduziert sich der Einsatz

von Chemikalien zur Regenerierung von Adsorbenzien

oder Extraktionsmitteln. In der Reaktionstechnik lassen sich

mit keramischen Membranen Edukte gezielt dosieren und

Produkte entfernen. Hier befasst sich das Fraunhofer IKTS

mit katalytisch aktiven Membranen und kombiniert diese mit

Katalysatoren im Membranreaktor bzw. Membrankontaktor.

Flüssige Kraftstoffe werden aufgrund ihrer hohen Energie-

dichte und einfachen Speicherung kurz- und mittelfristig

ihre Bedeutung für die Mobilität behalten. Das Fraunhofer

IKTS zeigt Wege auf, Erdöl als Basis der Kraftstoffherstellung

abzulösen und alternative kohlenstoffhaltige Rohstoffe und

Verbindungen zu nutzen. Dazu gehören Katalysatorsysteme

sowie verfahrenstechnische Prozesse und Anlagen für die

Kraft- und Wertstoffherstellung mit Hilfe von chemischen

Synthesen wie beispielsweise der Fischer-Tropsch-Synthese

und unter Einbeziehung von Wasserstofftechnologien.

Mit einer leistungsfähigen Modellierung und Simulation

werden neue reaktionstechnische Konzepte entworfen und

angeboten.

Technische Elektrochemie am Fraunhofer IKTS bedeutet,

dass ausgehend von einem exzellenten Verständnis

elektrochemischer Elementarprozesse und des technischen

Reaktorbaus moderne Verfahren, Elektroden und Zellen für

die Abwasserreinigung, Schadstoffsanierung sowie Wert-

stoffrückgewinnung entstehen.

Biotechnologische Prozesse

Das Fraunhofer IKTS liefert eine breite Palette an verfahrens-

technischen Lösungen für Bioenergietechnologien wie Des-

integrations-, Misch- und Rührprozesse, um unter anderem

auch lignocellulosehaltige Substrate für die Biogaserzeugung

einsetzen zu können. Die Aufbereitung von Biogas wird

mittels adsorptiven und Membranverfahren für die Methan-

anreicherung, Biogastrocknung, Nährstoffrückgewinnung und

Prozesswasseraufbereitung optimiert. Bei der Herstellung von

Bioethanol setzt das Fraunhofer IKTS bei der Verzuckerung,

Entwässerung oder Substrataufbereitung auf organophile

Pervaporations- und Ultrafiltrationsmembranen. Viele dieser

äußerst effizienten Verfahren können auch auf andere

biotechnologische Gewinnungs- und Aufbereitungsprozesse

übertragen werden.

1 3

Umwelt- und Verfahrenstechnik_SF_final.indd 4-6 23.03.2015 15:56:26

1 Keramische Membranen in

verschiedenen Rohrgeometrien.

2 Keramikkatalysator für die

Abgasnachbehandlung.

3 Einsetzen von sauerstoff-

selektiven Membranen in einen

Sauerstoffgenerator.

4 Tomographiereaktor zur

Bewertung von Misch- und

Rührprozessen.

Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung

Die Wasserreinhaltung insbesondere durch Abwasserreinigung

ist ein zentrales Anliegen des Umweltschutzes. Hierbei

konzentriert sich das Fraunhofer IKTS auf chemie- und

biologiefreie Verfahren und integrierte Reaktorsysteme für

die Behandlung von Ab- und Prozesswässern. Mit Hilfe von

keramischen Membranen oder elektrochemischen und photo-

katalytischen Oxidationsverfahren lassen sich so Trinkwasser,

kommunale und industrielle Prozesswässer, Bergbauwässer

oder Geothermie-Tiefenwässer aufbereiten.

Sauerstoffgewinnung und -nutzung

In vielen Verbrennungs- und Oxidationsprozessen kann die

Effizienz durch die Zuführung von Sauerstoff gesteigert

werden. Um Sauerstoff kostengünstig zu gewinnen, entwi-

ckelt das Fraunhofer IKTS sauerstoffselektive Membranen

und darauf aufbauend Sauerstoffgeneratoren. Durch den

höheren Wirkungsgrad in der Verbrennung verringert sich

der Verbrauch an fossilen Energieträgern und somit die CO2-

Emission. Im Oxycoal- bzw. Oxyfuel-Verfahren lässt sich durch

Verbrennung mit einem O2/CO2-Gemisch an Stelle von Luft ein

reines CO2-Abgas erzeugen, das entweder stofflich genutzt

(CCU – Carbon Capture and Use) oder durch Sequestrierung

(CCS – Carbon Capture and Storage) unschädlich gemacht

werden kann. Darüber hinaus arbeitet das Fraunhofer IKTS an

selbstverdichtenden Verbrennungsprozessen unter Verwen-

dung von Sauerstoffspeichern.

Abgasnachbehandlung und Gasaufbereitung

Viele technische Prozesse erzeugen Gasgemische, die

gesundheits- und umweltschädliche Partikel (Feinstaub) und

gasförmige Schadkomponenten enthalten. Für die Heißgas-

entstaubung und Partikelfiltration bietet das Fraunhofer IKTS

offenporige, zellulare keramische Formkörper und Membranen

an. Nanoporöse Membranen erlauben beispielsweise die

Abtrennung von Einzelkomponenten aus Gasgemischen. Einen

weiteren Schwerpunkt bilden keramische Katalysatorträger

und Katalysatoren für die Abgasreinigung. Als Alternative zu

Edelmetallen weisen keramische Katalysatoren eine höhere

thermische Stabilität auf. Außerdem tolerieren sie übliche, für

Edelmetalle kritische Katalysatorgifte, wesentlich besser.

2 4

UMWELT- UNDVERFAHRENSTECHNIKIm Geschäftsfe ld »Umwelt- und Verfahrenstechnik« bietet das Fraunhofer IKTS Werkstoffe, Technologien

und Systeme, die die Umwandlung von Stoffen und Energie s icher, eff iz ient, umwelt- und kl imaschonend

gesta l ten. Im Mitte lpunkt stehen dabei Prozesse im Bereich konvent ionel ler und Bioenergien, Strategien

und Verfahren zur Wasser- und Luftre inhaltung sowie zur Rückgewinnung von werthalt igen Rohstoffen

aus Reststoffen. Keramische Technologien ermögl ichen neue Reaktorkonzepte für die chemische Industr ie.

Das Fraunhofer IKTS gehört zu den weltweit führenden

Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Stofftrenntech-

nik unter Verwendung keramischer Materialien. Werkstoff-,

Technologie- und Verfahrensexpertise greifen ineinander und

ermöglichen so komplexe verfahrenstechnische Systeme für

energieeffiziente Trennverfahren, chemische Umsetzung und

Wertstoffrückgewinnung. Keramische Membranen, Filter,

Adsorbenzien und Katalysatoren des Fraunhofer IKTS spielen

eine zentrale Rolle bei Prozessen der Gasaufbereitung und

Wasserbehandlung. Zudem werden keramische Membran-

verfahren mit innovativen Werkstoffen zu neuen Reaktor-

konzepten kombiniert.

Das Wissen um die Prozesstechnik zur Zerkleinerung, zum

Aufschluss und Mischen biogener Substrate stellt eine weitere

Kernkompetenz des Fraunhofer IKTS im Bereich der biochemi-

schen und thermochemischen Biomassekonversion dar.

In zahlreichen Labor- und Pilotanlagen werden fluidische,

elektrochemische und thermomechanische Kenngrößen

für die Stofftransportvorgänge und Reaktionen modelliert,

validiert und optimiert. Mit umfangreichen Laboren, Technika

und den Applikationszentren für Membrantechnologie und

Bioenergie verfügt das Geschäftsfeld über eine ausgezeichnete

Infrastruktur, um Projekte verschiedenster Umfänge und

Skalen realisieren zu können. Die Ergebnisse fließen direkt in

Demonstrationsanlagen ein, die beim Kunden errichtet und

durch das Fraunhofer IKTS betreut werden können.

ANWENDUNGSBEREICHEChemie und Elektrochemie

Stofftrennungen mit langlebigen keramischen Membranen

sind energieeffizient und damit oft wirtschaftlicher als

thermische Trenntechniken, Extraktions- und Adsorptions-

verfahren, die in der chemischen Verfahrenstechnik häufig

eingesetzt werden. Mit Membranen reduziert sich der Einsatz

von Chemikalien zur Regenerierung von Adsorbenzien

oder Extraktionsmitteln. In der Reaktionstechnik lassen sich

mit keramischen Membranen Edukte gezielt dosieren und

Produkte entfernen. Hier befasst sich das Fraunhofer IKTS

mit katalytisch aktiven Membranen und kombiniert diese mit

Katalysatoren im Membranreaktor bzw. Membrankontaktor.

Flüssige Kraftstoffe werden aufgrund ihrer hohen Energie-

dichte und einfachen Speicherung kurz- und mittelfristig

ihre Bedeutung für die Mobilität behalten. Das Fraunhofer

IKTS zeigt Wege auf, Erdöl als Basis der Kraftstoffherstellung

abzulösen und alternative kohlenstoffhaltige Rohstoffe und

Verbindungen zu nutzen. Dazu gehören Katalysatorsysteme

sowie verfahrenstechnische Prozesse und Anlagen für die

Kraft- und Wertstoffherstellung mit Hilfe von chemischen

Synthesen wie beispielsweise der Fischer-Tropsch-Synthese

und unter Einbeziehung von Wasserstofftechnologien.

Mit einer leistungsfähigen Modellierung und Simulation

werden neue reaktionstechnische Konzepte entworfen und

angeboten.

Technische Elektrochemie am Fraunhofer IKTS bedeutet,

dass ausgehend von einem exzellenten Verständnis

elektrochemischer Elementarprozesse und des technischen

Reaktorbaus moderne Verfahren, Elektroden und Zellen für

die Abwasserreinigung, Schadstoffsanierung sowie Wert-

stoffrückgewinnung entstehen.

Biotechnologische Prozesse

Das Fraunhofer IKTS liefert eine breite Palette an verfahrens-

technischen Lösungen für Bioenergietechnologien wie Des-

integrations-, Misch- und Rührprozesse, um unter anderem

auch lignocellulosehaltige Substrate für die Biogaserzeugung

einsetzen zu können. Die Aufbereitung von Biogas wird

mittels adsorptiven und Membranverfahren für die Methan-

anreicherung, Biogastrocknung, Nährstoffrückgewinnung und

Prozesswasseraufbereitung optimiert. Bei der Herstellung von

Bioethanol setzt das Fraunhofer IKTS bei der Verzuckerung,

Entwässerung oder Substrataufbereitung auf organophile

Pervaporations- und Ultrafiltrationsmembranen. Viele dieser

äußerst effizienten Verfahren können auch auf andere

biotechnologische Gewinnungs- und Aufbereitungsprozesse

übertragen werden.

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1 Keramische Membranen in

verschiedenen Rohrgeometrien.

2 Keramikkatalysator für die

Abgasnachbehandlung.

3 Einsetzen von sauerstoff-

selektiven Membranen in einen

Sauerstoffgenerator.

4 Tomographiereaktor zur

Bewertung von Misch- und

Rührprozessen.

Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung

Die Wasserreinhaltung insbesondere durch Abwasserreinigung

ist ein zentrales Anliegen des Umweltschutzes. Hierbei

konzentriert sich das Fraunhofer IKTS auf chemie- und

biologiefreie Verfahren und integrierte Reaktorsysteme für

die Behandlung von Ab- und Prozesswässern. Mit Hilfe von

keramischen Membranen oder elektrochemischen und photo-

katalytischen Oxidationsverfahren lassen sich so Trinkwasser,

kommunale und industrielle Prozesswässer, Bergbauwässer

oder Geothermie-Tiefenwässer aufbereiten.

Sauerstoffgewinnung und -nutzung

In vielen Verbrennungs- und Oxidationsprozessen kann die

Effizienz durch die Zuführung von Sauerstoff gesteigert

werden. Um Sauerstoff kostengünstig zu gewinnen, entwi-

ckelt das Fraunhofer IKTS sauerstoffselektive Membranen

und darauf aufbauend Sauerstoffgeneratoren. Durch den

höheren Wirkungsgrad in der Verbrennung verringert sich

der Verbrauch an fossilen Energieträgern und somit die CO2-

Emission. Im Oxycoal- bzw. Oxyfuel-Verfahren lässt sich durch

Verbrennung mit einem O2/CO2-Gemisch an Stelle von Luft ein

reines CO2-Abgas erzeugen, das entweder stofflich genutzt

(CCU – Carbon Capture and Use) oder durch Sequestrierung

(CCS – Carbon Capture and Storage) unschädlich gemacht

werden kann. Darüber hinaus arbeitet das Fraunhofer IKTS an

selbstverdichtenden Verbrennungsprozessen unter Verwen-

dung von Sauerstoffspeichern.

Abgasnachbehandlung und Gasaufbereitung

Viele technische Prozesse erzeugen Gasgemische, die

gesundheits- und umweltschädliche Partikel (Feinstaub) und

gasförmige Schadkomponenten enthalten. Für die Heißgas-

entstaubung und Partikelfiltration bietet das Fraunhofer IKTS

offenporige, zellulare keramische Formkörper und Membranen

an. Nanoporöse Membranen erlauben beispielsweise die

Abtrennung von Einzelkomponenten aus Gasgemischen. Einen

weiteren Schwerpunkt bilden keramische Katalysatorträger

und Katalysatoren für die Abgasreinigung. Als Alternative zu

Edelmetallen weisen keramische Katalysatoren eine höhere

thermische Stabilität auf. Außerdem tolerieren sie übliche, für

Edelmetalle kritische Katalysatorgifte, wesentlich besser.

2 4

UMWELT- UNDVERFAHRENSTECHNIKIm Geschäftsfe ld »Umwelt- und Verfahrenstechnik« bietet das Fraunhofer IKTS Werkstoffe, Technologien

und Systeme, die die Umwandlung von Stoffen und Energie s icher, eff iz ient, umwelt- und kl imaschonend

gesta l ten. Im Mitte lpunkt stehen dabei Prozesse im Bereich konvent ionel ler und Bioenergien, Strategien

und Verfahren zur Wasser- und Luftre inhaltung sowie zur Rückgewinnung von werthalt igen Rohstoffen

aus Reststoffen. Keramische Technologien ermögl ichen neue Reaktorkonzepte für die chemische Industr ie.

Das Fraunhofer IKTS gehört zu den weltweit führenden

Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Stofftrenntech-

nik unter Verwendung keramischer Materialien. Werkstoff-,

Technologie- und Verfahrensexpertise greifen ineinander und

ermöglichen so komplexe verfahrenstechnische Systeme für

energieeffiziente Trennverfahren, chemische Umsetzung und

Wertstoffrückgewinnung. Keramische Membranen, Filter,

Adsorbenzien und Katalysatoren des Fraunhofer IKTS spielen

eine zentrale Rolle bei Prozessen der Gasaufbereitung und

Wasserbehandlung. Zudem werden keramische Membran-

verfahren mit innovativen Werkstoffen zu neuen Reaktor-

konzepten kombiniert.

Das Wissen um die Prozesstechnik zur Zerkleinerung, zum

Aufschluss und Mischen biogener Substrate stellt eine weitere

Kernkompetenz des Fraunhofer IKTS im Bereich der biochemi-

schen und thermochemischen Biomassekonversion dar.

In zahlreichen Labor- und Pilotanlagen werden fluidische,

elektrochemische und thermomechanische Kenngrößen

für die Stofftransportvorgänge und Reaktionen modelliert,

validiert und optimiert. Mit umfangreichen Laboren, Technika

und den Applikationszentren für Membrantechnologie und

Bioenergie verfügt das Geschäftsfeld über eine ausgezeichnete

Infrastruktur, um Projekte verschiedenster Umfänge und

Skalen realisieren zu können. Die Ergebnisse fließen direkt in

Demonstrationsanlagen ein, die beim Kunden errichtet und

durch das Fraunhofer IKTS betreut werden können.

ANWENDUNGSBEREICHEChemie und Elektrochemie

Stofftrennungen mit langlebigen keramischen Membranen

sind energieeffizient und damit oft wirtschaftlicher als

thermische Trenntechniken, Extraktions- und Adsorptions-

verfahren, die in der chemischen Verfahrenstechnik häufig

eingesetzt werden. Mit Membranen reduziert sich der Einsatz

von Chemikalien zur Regenerierung von Adsorbenzien

oder Extraktionsmitteln. In der Reaktionstechnik lassen sich

mit keramischen Membranen Edukte gezielt dosieren und

Produkte entfernen. Hier befasst sich das Fraunhofer IKTS

mit katalytisch aktiven Membranen und kombiniert diese mit

Katalysatoren im Membranreaktor bzw. Membrankontaktor.

Flüssige Kraftstoffe werden aufgrund ihrer hohen Energie-

dichte und einfachen Speicherung kurz- und mittelfristig

ihre Bedeutung für die Mobilität behalten. Das Fraunhofer

IKTS zeigt Wege auf, Erdöl als Basis der Kraftstoffherstellung

abzulösen und alternative kohlenstoffhaltige Rohstoffe und

Verbindungen zu nutzen. Dazu gehören Katalysatorsysteme

sowie verfahrenstechnische Prozesse und Anlagen für die

Kraft- und Wertstoffherstellung mit Hilfe von chemischen

Synthesen wie beispielsweise der Fischer-Tropsch-Synthese

und unter Einbeziehung von Wasserstofftechnologien.

Mit einer leistungsfähigen Modellierung und Simulation

werden neue reaktionstechnische Konzepte entworfen und

angeboten.

Technische Elektrochemie am Fraunhofer IKTS bedeutet,

dass ausgehend von einem exzellenten Verständnis

elektrochemischer Elementarprozesse und des technischen

Reaktorbaus moderne Verfahren, Elektroden und Zellen für

die Abwasserreinigung, Schadstoffsanierung sowie Wert-

stoffrückgewinnung entstehen.

Biotechnologische Prozesse

Das Fraunhofer IKTS liefert eine breite Palette an verfahrens-

technischen Lösungen für Bioenergietechnologien wie Des-

integrations-, Misch- und Rührprozesse, um unter anderem

auch lignocellulosehaltige Substrate für die Biogaserzeugung

einsetzen zu können. Die Aufbereitung von Biogas wird

mittels adsorptiven und Membranverfahren für die Methan-

anreicherung, Biogastrocknung, Nährstoffrückgewinnung und

Prozesswasseraufbereitung optimiert. Bei der Herstellung von

Bioethanol setzt das Fraunhofer IKTS bei der Verzuckerung,

Entwässerung oder Substrataufbereitung auf organophile

Pervaporations- und Ultrafiltrationsmembranen. Viele dieser

äußerst effizienten Verfahren können auch auf andere

biotechnologische Gewinnungs- und Aufbereitungsprozesse

übertragen werden.

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KURZPORTRÄT DESFRAUNHOFER IKTSDas Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS betreibt anwen-

dungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Institutsteile in Dresden

und Hermsdorf (Thüringen) formen gemeinsam das größte Keramikforschungsinstitut

Europas.

Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickelt das Fraunhofer IKTS moderne

keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie

prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaß-

stab. Das Institut arbeitet in acht marktorientierten Geschäftsfeldern, um keramische

Technologien und Komponenten für neue Branchen, neue Produktideen und neue Märkte

jenseits der klassischen Einsatzgebiete zu demonstrieren und zu qualifizieren. Dazu gehö-

ren keramische Werkstoffe und Verfahren, Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Elektronik

und Mikrosysteme, Energie, Umwelt- und Verfahrenstechnik, Bio- und Medizintechnik,

Optik sowie die Material- und Prozessanalyse.

Der Institutsteil Materialdiagnostik erweitert das Forschungsportfolio um die Kompetenzen

Werkstoffdiagnose und -prüfung. Die Prüfverfahren aus den Bereichen Akustik, Elektro-

magnetik, Optik, Mikroskopie und Strahltechnik tragen maßgeblich zur Qualitätssicherung

von Produkten und Anlagen bei.

Keramische Membranen

- Poröse keramische Träger in Rohr- und Scheibengeometrie

- Poröse keramische Membranen von makroporös bis nanoporös

- Dichte, leitfähige und gemischtleitfähige Membranen

- Mustermembranen im technischen Maßstab

Poröse und zelluläre Keramiken

- Kornkeramiken und Extrudate mit engen Porengrößenverteilungen

- Offenzellige Schaumkeramiken mit hohen Porenvolumina > 90 %

Adsorbenzien und Speichermaterialien

- Schicht- und Gerüstsilikate auf Basis natürlicher Rohstoffe

- Synthese von Zeolithen und Mischoxiden

Katalysatoren und Katalysatorträger

- Katalysatorentwicklung, -screening, -herstellung und -charakterisierung

- Katalytische Membranen

Membranverfahrenstechnik (Flüssigfiltration, Gastrennung) und Partikelfiltration

- Membran- und Filterprüfung im Labor- und Technikumsmaßstab

- Entwicklung und Prototypenbau von Anlagen

- Verfahrensauslegung und Pilotierung

Prozesstechnik für Zerkleinerung, Aufschluss und Mischen biogener Substrate

- Innovative Verfahrensentwicklung und -auslegung zur Biomassebehandlung

- Prozesse zur Erzeugung fester, flüssiger und gasförmiger Energieträger

- Engineering von Biogasanlagen unter Verwendung innovativer Verfahrensschritte

Chemische Verfahrenstechnik

- Modellierung, Validierung und Optimierung von Stofftransport und Reaktion

- Entwicklung und Optimierung katalytischer Prozesse

- Automatisierung von verfahrenstechnischen Systemen

Elektrochemie

- Elektrochemische Wasserreinigung und Wasserdesinfektion

- Wertstoffrückgewinnung aus Abwasser

KONTAKTGeschäftsfeld

Umwelt- und

Verfahrenstechnik

Dr. Ingolf Voigt

Fraunhofer-Institut für

Keramische Technologien

und Systeme IKTS,

Institutsteil Hermsdorf

Michael-Faraday-Straße 1,

07629 Hermsdorf

Tel. +49 36601 9301-2618

ingolf.voigt@

ikts.fraunhofer.de

5

5 10 m³-Biogas-Pilotanlage.

G E S C H Ä F T S F E L D

UMWELT- UNDVERFAHRENSTECHNIK

www.ikts.fraunhofer.de

Infrastruktur

- Teststände zum Prüfen von

Membranen, Filtern, Adsor-

benzien und Katalysatoren

- ATEX-konforme Membran-

lagen für Lösemittelfiltra-

tion und -dampfpermeation

- Mobile Anlagen für

Versuche beim Kunden

- Applikationszentrum

Membrantechnik

- Applikationszentrum

Bioenergie

KOMPETENZEN UND INFRASTRUKTUR

TITELBILD Technikum zur

Erprobung von keramischen

Membranen für die Reinigung

und Aufbereitung von Wasser,

Lösemitteln und Gasgemischen.

Umwelt- und Verfahrenstechnik_SF_final.indd 1-3 23.03.2015 15:56:15

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R K E R A M I S C H E T E C H N O L O G I E N U N D S Y S T E M E I K T S

KURZPORTRÄT DESFRAUNHOFER IKTSDas Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS betreibt anwen-

dungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Institutsteile in Dresden

und Hermsdorf (Thüringen) formen gemeinsam das größte Keramikforschungsinstitut

Europas.

Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickelt das Fraunhofer IKTS moderne

keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie

prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaß-

stab. Das Institut arbeitet in acht marktorientierten Geschäftsfeldern, um keramische

Technologien und Komponenten für neue Branchen, neue Produktideen und neue Märkte

jenseits der klassischen Einsatzgebiete zu demonstrieren und zu qualifizieren. Dazu gehö-

ren keramische Werkstoffe und Verfahren, Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Elektronik

und Mikrosysteme, Energie, Umwelt- und Verfahrenstechnik, Bio- und Medizintechnik,

Optik sowie die Material- und Prozessanalyse.

Der Institutsteil Materialdiagnostik erweitert das Forschungsportfolio um die Kompetenzen

Werkstoffdiagnose und -prüfung. Die Prüfverfahren aus den Bereichen Akustik, Elektro-

magnetik, Optik, Mikroskopie und Strahltechnik tragen maßgeblich zur Qualitätssicherung

von Produkten und Anlagen bei.

Keramische Membranen

- Poröse keramische Träger in Rohr- und Scheibengeometrie

- Poröse keramische Membranen von makroporös bis nanoporös

- Dichte, leitfähige und gemischtleitfähige Membranen

- Mustermembranen im technischen Maßstab

Poröse und zelluläre Keramiken

- Kornkeramiken und Extrudate mit engen Porengrößenverteilungen

- Offenzellige Schaumkeramiken mit hohen Porenvolumina > 90 %

Adsorbenzien und Speichermaterialien

- Schicht- und Gerüstsilikate auf Basis natürlicher Rohstoffe

- Synthese von Zeolithen und Mischoxiden

Katalysatoren und Katalysatorträger

- Katalysatorentwicklung, -screening, -herstellung und -charakterisierung

- Katalytische Membranen

Membranverfahrenstechnik (Flüssigfiltration, Gastrennung) und Partikelfiltration

- Membran- und Filterprüfung im Labor- und Technikumsmaßstab

- Entwicklung und Prototypenbau von Anlagen

- Verfahrensauslegung und Pilotierung

Prozesstechnik für Zerkleinerung, Aufschluss und Mischen biogener Substrate

- Innovative Verfahrensentwicklung und -auslegung zur Biomassebehandlung

- Prozesse zur Erzeugung fester, flüssiger und gasförmiger Energieträger

- Engineering von Biogasanlagen unter Verwendung innovativer Verfahrensschritte

Chemische Verfahrenstechnik

- Modellierung, Validierung und Optimierung von Stofftransport und Reaktion

- Entwicklung und Optimierung katalytischer Prozesse

- Automatisierung von verfahrenstechnischen Systemen

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- Elektrochemische Wasserreinigung und Wasserdesinfektion

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KONTAKTGeschäftsfeld

Umwelt- und

Verfahrenstechnik

Dr. Ingolf Voigt

Fraunhofer-Institut für

Keramische Technologien

und Systeme IKTS,

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07629 Hermsdorf

Tel. +49 36601 9301-2618

ingolf.voigt@

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5

5 10 m³-Biogas-Pilotanlage.

G E S C H Ä F T S F E L D

UMWELT- UNDVERFAHRENSTECHNIK

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Infrastruktur

- Teststände zum Prüfen von

Membranen, Filtern, Adsor-

benzien und Katalysatoren

- ATEX-konforme Membran-

lagen für Lösemittelfiltra-

tion und -dampfpermeation

- Mobile Anlagen für

Versuche beim Kunden

- Applikationszentrum

Membrantechnik

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Bioenergie

KOMPETENZEN UND INFRASTRUKTUR

TITELBILD Technikum zur

Erprobung von keramischen

Membranen für die Reinigung

und Aufbereitung von Wasser,

Lösemitteln und Gasgemischen.

Umwelt- und Verfahrenstechnik_SF_final.indd 1-3 23.03.2015 15:56:15