Katalysatoren, die eine selektive und effiziente Umwandlung von Kunststoffen, Verbundstoffen und Formulierungen zu hochwertigen funktionellen chemischen Bausteinen ermöglichen, sind essenziell für diese komplexen Herausforderungen.
Auf der Größenskala vom Molekül über das Material bis zum Produkt spannt catalaix den Bogen der einbezogenen Disziplinen von der Katalyse über Device und Prozess hin zum System globaler Stoffkreisläufe auf.
Die wissenschaftlich-technologische Zielsetzung von catalaix stellt die ganzheitliche Entwicklung und Optimierung von Open-Loop-Recyclingtechnologien für die Verwertung komplexer Reststoffströme und Mischfraktionen über diese Größenskalen dar. Mit diesen Technologien erfolgt die Integration der Wertschöpfungspfade in die mehrdimensionale Kreislaufwirtschaft.
catalaix führt die zur Umsetzung erforderlichen Disziplinen aus den Bereichen der dargestellten Handlungsfelder zu einem maßgeschneiderten interdisziplinären Konsortium zusammen, die gemeinsam die ganzheitliche Optimierung von Technologien im Kreislaufwirtschaftssystem iterativ vorantreiben.
Somit wird es ermöglicht, Stoffströme effizienter zu sortieren, Reaktions- und Katalysatorsystem umfassend zu analysieren und systemische Herausforderungen zu identifizieren (Detektion), in Kombination mit Automatisierung und Hochdurchsatztestung datengetriebene Modelle zu etablieren (Digitalisierung) und Entwicklungsziele der verschiedenen Größenskalen zu definieren (Präskription).
Veranschaulichen lässt sich dieser Ansatz als ein Schachbrett, in dem die unterschiedlichen Katalysatoren die jeweiligen Schachfiguren auf dem Synthese- Schachbrett darstellen.
Die katalytischen Umwandlungen werden in catalaix nicht isoliert betrachtet. Vielmehr wird bereits in der frühen Entwicklungsphase ein integriertes Reaktions-, Reaktor- und Prozessdesign angestrebt. Mit dieser interdisziplinären Zusammenarbeit lässt sich effektiv das maximale Potential der Verfahren entfalten und zielgerichtet eine schnelle Translation der Technologien erreichen, mit Schwerpunkt auf der Komplexität der inhomogenen Kunststoff-Eingangsströme, der Reaktionsmedien und der Trennung der Komponenten.
Während die katalytische Umsetzung einzelner Polymerklassen die Basis bildet, müssen vorausschauende Strategien zum Umgang mit Mischfraktionen und verschiedenen realen Plastikquellen entwickelt werden. Hervorzuheben ist hier insbesondere der Umgang mit Mikroplastik aus der Umwelt, das in wässrigen Umgebungen gesammelt und anschließend aufkonzentriert werden muss. Für die Umsetzung dieses Stoffstroms wird in catalaix ein Fokus auf die Methoden der Biokatalyse und Elektrokatalyse gelegt werden.
Die Ebene der Systemanalyse und -bewertung verknüpft chemische, biotechnologische und verfahrenstechnische Forschung in catalaix.
Hierbei erfolgt mittels Detektion eine Identifikation der Herausforderungen des Kreislaufwirtschaftssystems sowie der anfallenden Abfallströme als Input in die Forschungswelt von catalaix.
Die ex-ante/begleitende Nachhaltigkeitsbewertung der in catalaixentwickelten Ansätze dient zur forschungsbegleitenden Potentialanalyse. Überdies werden Integrationsstrategien in das Open-Loop-Kreislaufsystem erarbeitet.
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