Eine fensterlose Kammer am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mühlheim an der Ruhr. Im Schein der Neonlampe glänzt ein Zylinder aus Metall, ungefähr so groß wie ein Kochtopf.
"In diesem Labor speziell schauen wir uns an, wie man aus Synthesegas, also aus einem Gemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, Methanol, Methylalkohol, macht, der unter anderem als ein möglicher Energieträger der Zukunft diskutiert wird."
Der Chemiker Ferdi Schüth öffnet den Deckel des Zylinders, in dem die Gase verwandelt werden. 50 feine Kanäle werden sichtbar, in jedem von ihnen steckt eine Metallhülse.
"In diesem Metallring stecken 50 unterschiedliche Katalysatoren. In jeden dieser Kanäle wird einer der Katalysatoren eingefüllt. Es strömt dann von oben das Synthesegas ein. Am Ende entsteht dann das Produkt, hoffentlich viel Methanol, was wir haben wollen. Und das wird dann zu einem Analysengerät geleitet von jedem dieser 50 Kanäle, so dass wir dann also sehen können, welcher dieser Katalysatoren dann der beste ist."
50 verschiedene Katalysatoren auf einen Streich können Professor Schüth und seine Mitarbeiter mit dem Aufbau testen. Und damit die Entwicklungszeit für neue Katalysatoren um das 50-Fache beschleunigen. Denn vor gerade einmal 15 Jahren hatte fast niemand geglaubt, dass so etwas möglich sein könnte. Die Suche nach dem richtigen Katalysator für eine chemische Reaktion gleicht ohne diesen Turbotest oft einem Stochern im Nebel.
"In der Regel ist der Katalysator ein festes Pulver oder Körner irgendeines Materials. Und diese Körner werden von Gas durchströmt. Und dann schaut man, was am Ende heraus kommt – ob das gewünschte Produkt entstanden ist. Das macht man typischerweise in einem Rohr, so dass also pro Tag oder pro Woche eine Pulverprobe in diesem Rohr analysiert wird und geschaut wird: Wie gut ist dieses Pulver für die Reaktion? Wir haben gesagt: Eigentlich müsste es möglich sein, das Ganze zu parallelisieren, das heißt statt eines Rohres 50 Rohre, 100 Rohre, bis zu 625 Katalysatoren gleichzeitig zu testen. Automatisiert und unter absolut identischen Bedingungen."
625 ist im Moment die maximal mögliche Zahl an Katalysatoren, die mit dieser Technologie gleichzeitig durchmustert werden können. Das ganze bei Temperaturen von einigen hundert Grad und bei einem mehrfachen Atmosphärenüberdruck. Dabei müssen die Reaktionsgase immer gleichmäßig über den Katalysator hinweg streichen, Druck und Temperatur müssen in allen Kanälen dieselben sein, um die Leistungen der unterschiedlichen Katalysatoren miteinander vergleichen zu können. Genau das ist es auch, was diese Methode so knifflig macht.
"Das ist kein Problem, wenn man einen Kanal hat. Da kann man alles regeln wie man möchte. Aber Sie können die 50 Kanäle nicht alle mit der gleichen Mess- und Regeltechnik ausstatten wie Sie das in einem Katalysator machen. Das heißt, da braucht man intelligente Verfahren, trotz des Fehlens von Mess- und Regeltechnik für jeden Kanal, für jedes Rohr gleiche Bedingungen über 50 solcher Rohre einzustellen. Und da sind eine ganze Reihe von Detailentwicklungen eingegangen, die das tatsächlich mittlerweile so ermöglichen, dass die Datenqualität besser ist als das, was das typische Industrielabor heute in einem Einrohr-Reaktor schafft."
Im Jahr 1999 haben Ferdi Schüth und drei seiner Mitarbeiter das Unternehmen hte in Heidelberg gegründet, um das Konzept zu vermarkten. Mittlerweile beschäftigt es über 160 Mitarbeiter. Zu den Kunden gehört vor allem die Erdölindustrie, die Katalysatoren braucht, um das Rohöl zu veredeln. 100 Millionen Euro Umsatz hat hte in den vergangenen zehn Jahren gemacht.
"Die Technologie hat den Zukunftspreis meiner Ansicht nach verdient, weil sie die Arbeitsweise in einem ganz wichtigen Bereich, vielleicht im Schlüsselbereich der chemischen Industrie, der Katalyse, revolutioniert hat. Es ist tatsächlich ein Paradigmenwechsel, es wird da ganz neu gearbeitet - in diesem Gebiet mit unserer Innovation. Und schließlich hat sich der Markterfolg unserer Technologie an den guten Geschäftszahlen auch gezeigt, die wir mit der hte realisieren."
"In diesem Labor speziell schauen wir uns an, wie man aus Synthesegas, also aus einem Gemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, Methanol, Methylalkohol, macht, der unter anderem als ein möglicher Energieträger der Zukunft diskutiert wird."
Der Chemiker Ferdi Schüth öffnet den Deckel des Zylinders, in dem die Gase verwandelt werden. 50 feine Kanäle werden sichtbar, in jedem von ihnen steckt eine Metallhülse.
"In diesem Metallring stecken 50 unterschiedliche Katalysatoren. In jeden dieser Kanäle wird einer der Katalysatoren eingefüllt. Es strömt dann von oben das Synthesegas ein. Am Ende entsteht dann das Produkt, hoffentlich viel Methanol, was wir haben wollen. Und das wird dann zu einem Analysengerät geleitet von jedem dieser 50 Kanäle, so dass wir dann also sehen können, welcher dieser Katalysatoren dann der beste ist."
50 verschiedene Katalysatoren auf einen Streich können Professor Schüth und seine Mitarbeiter mit dem Aufbau testen. Und damit die Entwicklungszeit für neue Katalysatoren um das 50-Fache beschleunigen. Denn vor gerade einmal 15 Jahren hatte fast niemand geglaubt, dass so etwas möglich sein könnte. Die Suche nach dem richtigen Katalysator für eine chemische Reaktion gleicht ohne diesen Turbotest oft einem Stochern im Nebel.
"In der Regel ist der Katalysator ein festes Pulver oder Körner irgendeines Materials. Und diese Körner werden von Gas durchströmt. Und dann schaut man, was am Ende heraus kommt – ob das gewünschte Produkt entstanden ist. Das macht man typischerweise in einem Rohr, so dass also pro Tag oder pro Woche eine Pulverprobe in diesem Rohr analysiert wird und geschaut wird: Wie gut ist dieses Pulver für die Reaktion? Wir haben gesagt: Eigentlich müsste es möglich sein, das Ganze zu parallelisieren, das heißt statt eines Rohres 50 Rohre, 100 Rohre, bis zu 625 Katalysatoren gleichzeitig zu testen. Automatisiert und unter absolut identischen Bedingungen."
625 ist im Moment die maximal mögliche Zahl an Katalysatoren, die mit dieser Technologie gleichzeitig durchmustert werden können. Das ganze bei Temperaturen von einigen hundert Grad und bei einem mehrfachen Atmosphärenüberdruck. Dabei müssen die Reaktionsgase immer gleichmäßig über den Katalysator hinweg streichen, Druck und Temperatur müssen in allen Kanälen dieselben sein, um die Leistungen der unterschiedlichen Katalysatoren miteinander vergleichen zu können. Genau das ist es auch, was diese Methode so knifflig macht.
"Das ist kein Problem, wenn man einen Kanal hat. Da kann man alles regeln wie man möchte. Aber Sie können die 50 Kanäle nicht alle mit der gleichen Mess- und Regeltechnik ausstatten wie Sie das in einem Katalysator machen. Das heißt, da braucht man intelligente Verfahren, trotz des Fehlens von Mess- und Regeltechnik für jeden Kanal, für jedes Rohr gleiche Bedingungen über 50 solcher Rohre einzustellen. Und da sind eine ganze Reihe von Detailentwicklungen eingegangen, die das tatsächlich mittlerweile so ermöglichen, dass die Datenqualität besser ist als das, was das typische Industrielabor heute in einem Einrohr-Reaktor schafft."
Im Jahr 1999 haben Ferdi Schüth und drei seiner Mitarbeiter das Unternehmen hte in Heidelberg gegründet, um das Konzept zu vermarkten. Mittlerweile beschäftigt es über 160 Mitarbeiter. Zu den Kunden gehört vor allem die Erdölindustrie, die Katalysatoren braucht, um das Rohöl zu veredeln. 100 Millionen Euro Umsatz hat hte in den vergangenen zehn Jahren gemacht.
"Die Technologie hat den Zukunftspreis meiner Ansicht nach verdient, weil sie die Arbeitsweise in einem ganz wichtigen Bereich, vielleicht im Schlüsselbereich der chemischen Industrie, der Katalyse, revolutioniert hat. Es ist tatsächlich ein Paradigmenwechsel, es wird da ganz neu gearbeitet - in diesem Gebiet mit unserer Innovation. Und schließlich hat sich der Markterfolg unserer Technologie an den guten Geschäftszahlen auch gezeigt, die wir mit der hte realisieren."