Selbstverständnis des Lehrstuhls für Thermische Verfahrenstechnik

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Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Arlt

Der Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik (früher Technische Chemie 2) gehört dem Department für Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI) der Technischen Fakultät der FAU Erlangen an. Das Department hat sich in den letzten Jahren personell wesentlich erneuert. Es richtet sich immer stärker auf die Themengebiete „Life Science“ und „Energie“ aus, also auf Bereiche, die im täglichen Leben als wichtig angesehen werden. Speziell wird versucht, mit neuen Materialien und neuen Prozessen drängende Probleme zu lösen. Im Verband des CBI stellt die Thermische Verfahrenstechnik auf Grund ihrer zentralen Bedeutung für alle 10 Lehrstühle eine Kernkompetenz dar. In Forschung und Lehre bildet der Lehrstuhl aber auch eine Schnittstelle der Technischen Fakultät zu den Instituten der Chemie und zum Maschinenbau.

In der Lehre übernimmt der Lehrstuhl einen Teil der Ausbildung der Studenten im Bachelor- und Masterstudium der Studiengänge CBI, Life Science Engineering, Advanced Materials and Processes und Energietechnik. Im Bachelorstudium wird das Pflichtfach Chemische Thermodynamik gelesen, das auf die Thermodynamik der Gemische und der Reaktionsgleichgewichte eingeht und die Grundlage für alle Trennoperationen ist. Zudem wird das Kernfach Thermische Verfahrenstechnik angeboten, eine Pflichtveranstaltung für alle Studierenden und eine Einführung in die wichtigsten Trennoperationen, nämlich Rektifikation, Absorption, Adsorption, Extraktion, Chromatographie, Membrantechnik und Trocknung. Für Studenten des Studiengangs „Life Science Engineering“ ist eine spezielle Trenntechnikvorlesung „Bioseparation“ verpflichtend. Diese und weitere Pflichtvorlesungen werden durch ein Bündel an Ergänzungs- und Wahlvorlesungen ergänzt. Dazu werden Praktika in den Kernfächern und in den weiteren Fächern angeboten. Im Masterstudium Energietechnik ist die Vorlesung „Luftreinhaltung“ Pflicht.

Dem Lehrstuhl gehören 3 Professoren und 5 Gruppenleiter an. Die Ausrichtung des Lehrstuhls kann generell wie folgt umschrieben werden: auf einer soliden Kenntnis der Thermodynamik aufbauend und auf Basis eines guten Stoffverständnisses werden Trennverfahren konzipiert, modelliert und pilotiert.

Thermodynamik

Am Lehrstuhl wurde die Zustandsgleichung PC-SAFT entwickelt, um die Defizite existierender Ansätze für Polymere zu überwinden. Im Jahr 1995 erkannte Arlt die Bedeutung der Methode COSMO-RS von Dr. Klamt und adaptierte sie für Probleme der Verfahrenstechnik. Heutige Arbeitsgebiete sind die Vorhersage von Retentionszeiten in der HPLC oder die thermodynamische Betrachtung der Eignung von Biomasse zur Gaserzeugung.

Trenntechnik

In der Trenntechnik werden die Technische Chromatographie, Membrantrennungen und die Kristallisation untersucht, letztere insbesondere auch, um reine Ionische Flüssigkeiten herzustellen. Die Zielgruppe der Stoffe dieser Trennverfahren stammt aus den Gebieten Chemie, Biotechnologie und pharmazeutische Industrie. Seit einiger Zeit werden computertomographische Untersuchungen des Flusses in Chromatographiesäulen durchgeführt. Kürzlich wurde im Hause eine senkrecht stehende CT-Apparatur für Untersuchungen der Destillation, Extraktion und Chromatographie installiert.

Zusatzstoffe

Der Lehrstuhl setzt gezielt Zusatzstoffe für die Trennung ein. Das können Membranmaterialien (z.B. mixed-matrix Membranen), flüssige Polymere oder ionische Flüssigkeiten sein. Dabei liegt ein Fokus auf ionischen Flüssigkeiten.

Energie

Die Anwendung der Thermodynamik und der Fluid-Verfahrenstechnik auf die Probleme der Energiegewinnung und -bereitstellung ist ein wachsendes Gebiet. Der Lehrstuhl versucht, existierende Technologien zu verbessern (Wärmepumpen, CO2-Abtrennung in fossilen Kraftwerken, Verbund innerhalb von Kraftwerken) oder neue Technologien wie die Energie Tragenden Stoffe einzuführen.

Hochdrucklabor

Der Leiter des Lehrstuhls für Thermische Verfahrenstechnik ist traditionell auch Vorstand des Hochdrucklabors der Technischen Fakultät. Im Hochdrucklabor werden Hochdruckprozesse zur Herstellung, Wandlung oder Trennung von Stoffen im Pilotmaßstab durchgeführt.

 


 

Professor Arlt ist früherer Mitarbeiter der Bayer AG der heutigen Gruppe Bayer Technology Services. Er wechselte von Bayer an die TU Berlin und lehnte einen Ruf an die TU Dresden ab. Er war Fachkollegiat der DFG und über viele Jahre Kurator der Chemie-Ingenieur-Technik. Zudem war er Leiter des Fachausschusses „Thermische Zerlegung von Gas- und Flüssigkeitsgemischen“ (zusammen mit Dr.Goedecke), der heute „Fluidverfahrenstechnik“ heisst, und der Sektion „Stoffdaten“ der Dechema/GVC. Er ist deutscher Vertreter in der European Federation of Chemical Engineers für Destillation. Heute ist er der Sprecher der wissenschaftlichen Leitung des großen bayerischen Energieforschungszentrums „Energie Campus Nürnberg“.

Prof. Arlt hat mehr als 100 Veröffentlichungen in rezensierten Zeitschriften und mehr als 40 Patente.