Sprecher: Prof. Andreas Liese, andreas.liese(a)tuhh.de
Stlv. Sprecher: Prof. Patrick Huber, patrick.huber(a)tuhh.de
Die Welt steht vor signifikanten Herausforderungen wie dem Klimawandel, der Erschöpfung fossiler Rohstoffe, schwindende Biodiversität oder auch aktuell Pandemien. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen bedarf es neuer Technologien, um unsere im Alltag genutzte Energie und Materialien, von Nahrung und Pharmazeutika über Kleidung und digitale Endgeräte bis hin zu Baumaterialien, zu produzieren. Hierbei müssen neue Zukunftstechnologien entwickelt werden, die CO2-neutral oder sogar CO2-senkend auf nachwachsenden Rohstoffen und erneuerbaren Energien basieren. Eine besondere Herausforderung dabei stellt die geoglobale und jahreszeitabhängige Variation der biologischen Rohstoffe dar. Es bedarf hierfür neuer, smarter chemischer und biotechnologischer Prozesstechnologien, die sich autonom an eine fluktuierende Rohstoffqualität anpassen. Viele dieser hierfür benötigten innovativen Technologien bzw. Reaktorkonzepte (wie z. B. selbstheilende oder autonome Reaktoren) werden erst durch den Einsatz neuartiger Materialien ermöglicht. Dafür sind neue Materialkonzepte notwendig, die insbesondere eine nachhaltige, rohstoffsparende Materialwirtschaft, Energieumwandlung und -speicherung und damit auch Mobilität ermöglichen.
Im Forschungsfeld Advanced Materials & (Bio) Processes liegt der Fokus ausgewogen zwischen der Grundlagenforschung und der Anwendung. Um die zuvor genannten globalen Herausforderungen zu adressieren, wird an den Schnittstellen zwischen den klassischen Disziplinen Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Elektrotechnik und Biotechnologie interdisziplinäre Forschung und Entwicklung betrieben. Die Entwicklung der Grundlagen zur Herstellung multiskaliger, multifunktionaler, hybrider und integrierter Materialsysteme ausgehend von nanoskaligen Strukturen ermöglicht die Herstellung technologisch neuartiger Basismaterialien. Ein wesentlicher Aspekt der Forschungsaktivitäten liegt in der Skalierbarkeit und Strukturierung von Materialien mittels Selbstorganisation und additiven Prozessen. Daraus ergeben sich Möglichkeiten zur Entwicklung völlig neuer Reaktorkonzepte, die eine flexible und autonome Verarbeitung von u.a. nachwachsenden Rohstoffen unter Nutzung regenerativer Energien eröffnet. Dies gelingt nur mit einem vertieften Prozessverständnis, der Entwicklung innovativer Materialien und Strukturen, hochauflösenden Mess- und Analysetechniken und akkuraten Modellen und Methoden für eine optimale Auslegung und Prozessführung. Die fortschreitende Digitalisierung in Form von „Cyberphysical Systems“ ermöglicht hierbei innovative Reaktortechnologien, die sich, unter Nutzung künstlicher Intelligenz, selbstständig an lokal veränderte Prozessbedingungen anpassen und somit stets im optimalen Betriebszustand mit maximaler Ausbeute und Selektivität bezüglich des gewünschten Produktes produzieren können.
Ziel des Forschungsfeldes Advanced Materials & (Bio) Processes ist es die Grundlagen, Technologien und Materialien zur Etablierung einer Kreislaufwirtschaft, speziell für die Herstellung von Treibstoffen, Medikamenten, Lebensmitteln, Düngemitteln, Chemikalien, Kunstoffen und von modernen Funktionswerkstoffen für Systemtechnologien wie der Optik, der Energieumwandlung und -speicherung, zu entwickeln.
