Kristallisation

Kristallisationsprozesse spielen in vielen Industriezweigen eine Rolle und werden zur Herstellung von Massenprodukten (z. B. anorganischen Salzen) und Feinchemikalien, wie Pharmazeutika und Lebensmittelzusatzstoffen, eingesetzt. Die beiden grundlegenden Ziele von Kristallisationsprozessen, 1) Trennung und Reinigung von Substanzen und 2) Gewinnung von Partikeln mit gewünschten Eigenschaften, sind häufig kombiniert, und der Kristallisationsschritt muss innerhalb der industriellen Prozesskette (Synthese – Trennung – Produktformulierung) mehrere Aufgaben gleichzeitig erfüllen.
Im Folgenden werden zwei ausgewählte Themen, die derzeit in unserem Team untersucht werden, kurz vorgestellt:

Kopplung von Reaktion und Kristallisation 

Kristallisation wird häufig am Ende einer Reaktions-/Trenn-Prozesskette eingesetzt, um das feste Zielprodukt herzustellen. Ihre direkte Integration in eine Synthesereaktionskette kann dazu beitragen, Gleichgewichtsbeschränkungen zu umgehen, die Selektivität zu erhöhen, nachgelagerte Aufarbeitungsschritte zu vereinfachen und das Zielprodukt direkt als Feststoff mit den gewünschten Eigenschaften zu gewinnen. In den letzten Jahren wurden in unserer Gruppe mehrere Verfahren untersucht, die einen reaktiven und einen Kristallisationsschritt kombinieren, zum Beispiel:

• Kopplung von Racemisierung und Bevorzugter Kristallisation zur effizienten Gewinnung reiner Enantiomere,
• Kopplung von biokatalytischer Synthese mit Kristallisation/Fällung zur Herstellung von Enantiomeren und
• Kombination von reaktiver Absorption und Kristallisation zur Entwicklung eines umweltfreundlichen und CO₂-negativen Verfahrens zur Herstellung von Soda.

Aktuelle Forschungsarbeiten beziehen sich auch auf die Kopplung von Depolymerisation mit kristallisationsbasierter Produktvalorisierung.

Naturalstofftrennung und Valorisierung

Die Gewinnung von Zielprodukten aus Pflanzen als nachwachsenden Rohstoffen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Einerseits können dadurch partiell fossile Rohstoffe ersetzt werden, andererseits sind bestimmte komplexe Moleküle nur durch Isolierung aus natürlichen pflanzlichen Quellen zugänglich. In diesem Zusammenhang befassen wir uns mit dem Einsatz von Kristallisations- und Fällungsprozessen zur Gewinnung ausgewählter Zielkomponenten aus Pflanzenextrakten. Die derzeit untersuchten Fragestellungen beziehen sich auf die Abtrennung pharmazeutisch relevanter Substanzen aus dem entsprechenden Pflanzenextrakt (z. B. Rutin) sowie die Gewinnung und Valorisierung von Lignin mit definierten Eigenschaftsverteilungen aus Lignocellulose im Rahmen des Bioraffineriekonzepts.