Der im Forschungsprojekt 3D-PROCESS entwickelte Reaktor für die chemische Industrie ist auf der Leitmesse für Additive Fertigung ausgezeichnet worden. Er hat ein außergewöhnliches Design und ist zudem effizienter sowie nachhaltiger als bisherige Systeme.

Das Reaktorsystem ist auf die chemische Synthese komplexer Moleküle für pharmazeutische Wirkstoffe ausgelegt und erreicht eine Energieeinsparung von bis zu 50 Prozent. Gleichzeitig werden rund 50 Prozent weniger Lösungsmittel als im konventionellen Prozess benötigt, wodurch Hersteller Ressourcen einsparen und die Nachhaltigkeit in der Produktion steigern können.

Im November hat der Reaktor aus dem Forschungsprojekt 3D-PROCESS auf der größten Fachmesse für additive Fertigungstechnologien den Formnext-Design-Award gewonnen. Der kompakte, schuhkartongroße Metallapparat ist speziell dafür entwickelt, chemische Synthesen besonders energieeffizient und CO₂-arm durchzuführen.

Mikro-Reaktoren aus dem 3D-Drucker speziell für Syntheseprozesse in der pharmazeutischen Industrie entwickelt

Forscherinnen und Forscher von Evonik, Siemens, INERATEC sowie dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben die neuartigen Reaktoren digital entworfen. Sie sind aus Edelstahlpulver im 3D-Druck gefertigt und mithilfe von Prozessdaten aus der Praxis sowie künstlicher Intelligenz kontinuierlich optimiert. Der 3D-Druck ermöglicht filigrane Geometrien aus korrosionsfesten Superlegierungen. Sie machen den Prozess sicher und sorgen selbst bei hochreaktiven und chemisch anspruchsvollen Mischungen für präzise Reaktionsbedingungen.

Mit dem 3D-Druck entstehen kompakte, leichte und kontinuierlich betriebene Apparate, die neue Prozesse ermöglichen oder bestehende effizienter gestalten. Bei kontinuierlichen Prozessen in Mini- oder Mikroreaktoren lassen sich Temperatur, Druck und Sicherheit dadurch viel besser kontrollieren. Die miniaturisierten Prozesse kommen mit weniger Lösemittel aus, weil höher konzentrierte Flüssigkeiten eingespeist werden.

3D-gedruckte Reaktoren bestehen aus Edelstahl

Die Reaktoren werden rein aus Edelstahl und damit nur aus einem Material gefertigt. So können sie einfacher wiederverwertet werden und es macht sie kosteneffizienter. Solche neuartigen Systeme sind vielseitig einsetzbar. Sie liefern Produkte in höherer Reinheit und müssen im Vergleich zu konventionellen Verfahren weniger gekühlt werden, was ein weiterer Vorteil für Pharmaunternehmen ist.

Modulare, dynamisch betreibbare, hochintegrierte, optimierte Reaktorsysteme sind ein wichtiger Baustein für die Energiewende in der Chemieindustrie. Mit 3D-PROCESS zeigt das Wissenschaftsteam, dass eine dezentrale und CO₂-freie Energieversorgung von Chemieanlagen möglich ist und das Potenzial hat, die Energiewende der Branche voranzutreiben. (az)