Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel dieses Projektes war es, dem Chemiker in fr\u00fchen Entwicklungsphasen einer Synthese ein Instrument bereitzustellen, mit dem dieser ohne viel Aufwand und Vorwissen eine Nachhaltigkeitsbetrachtung seiner Synthese erstellen kann. Erm\u00f6glicht wurde dies durch ein intuitives Softwaresystem, wie es in der Software Sabento schon erfolgreich eingef\u00fchrt wurde. Diese Nachhaltigkeitsbetrachtung umfasste nicht nur die \u00f6kologische und \u00f6konomische Bewertung der reinen Materialbilanz von der eigentlichen Synthese sondern auch die Material- und Energiebilanz des geplanten Produktionsverfahrens inklusive der dazu notwendigen Apparaturen. Diese Nachhaltigkeitsbetrachtung integriert sowohl die \u00f6konomische, die \u00f6kologische als auch die soziale Bewertung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenBei der Entwicklung der Software wurde der Ansatz des evolution\u00e4ren Prototyping angewandt, bei dem ein Prototyp schrittweise weiterentwickelt wird und dadurch fr\u00fchzeitig Testversionen zur Validierung der Anforderungen bereitstehen. Die automatisierte Datenrecherche von Substratdaten, wie z. B. Angaben zu R- und S-S\u00e4tzen, \u00fcber das Internet und externe Datenbanken stellen einen wichtigen Baustein des Prototyps dar. Bislang erweist sich die Datenakquise meist als zeitintensiver Teil der Nachhaltigkeitsanalyse. Die Arbeitsgruppe um Prof. Hungerb\u00fchler (ETH Z\u00fcrich), die sich mit der automatisierten Datenrecherche bereits besch\u00e4ftigt hat, unterst\u00fctzte dieses Projekt. Um zuk\u00fcnftig zu bewertende Prozesse schneller abbilden zu k\u00f6nnen, wurden in einem weiteren Arbeitsschritt Referenzmodelle entwickelt. Die Software Sabento, die biotechnologische Verfahren bewertet, bildete die Grundlage hierf\u00fcr. Zur Berechnung der bei der Synthese eines chemischen Produktes entstehenden Stoff- und Energiefl\u00fcsse wurden die Vorar-beiten des Programms EATOS verwendet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In diesem Projekt konnte ein Software-Prototyp entwickelt werden, der den Synthesechemiker in die Lage versetzt, schon in ganz fr\u00fchen Phasen der Syntheseplanung in Frage kommende Synthesewege f\u00fcr ein neues Produkt hinsichtlich \u00f6kologischer, \u00f6konomischer und sozialer Aspekte zu bewerten.
\nEs wurde sehr viel Wert auf eine intuitive Bedienbarkeit des Prototypen gelegt. Die Integration eines chemischen Editors ist eine Schl\u00fcsselfunktionalit\u00e4t, die dem Chemiker den Einstieg in die Stoff- und Energiefluss-Modellierung erheblich erleichtert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es konnten folgende Arbeiten ver\u00f6ffentlicht werden:<\/p>\n
Eissen, M.; Wei\u00df, M.; Brinkmann, T.; Steinigeweg, S. (2010): Comparison of Two Alternative Routes to an Enantiomerically Pure ?-Amino Acid. In: Chem. Eng. Technol. 33 (4), S. 629-637.
\nEissen, M.; Brinkmann, T. Klein, M.; Schwartze, B.; Wei\u00df, M. (2011): Einsatz von Kennzahlen in fr\u00fchen Phasen der Syntheseentwicklung – Zwei Fallstudien. In: Chemie Ingenieur Technik 83 (10), S. 1597-1608.
\nGrundemann, L.; Kuschnerow J.; Brinkmann T.; Scholl S. (2011): Using ecological assessment during the conceptual design phase of chemical processes – a case study. In: Hesselbach, J.; Herrmann, C. (Hrsg.): Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing, Proceedings of the 18th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering, S. 617-622.
\nDayrem, R. (2009): Nachhaltige Entwicklung von Chemieprozessen. Herstellung von Fetts\u00e4uremethylester mit kontinuierlichem Prozess. Diplomarbeit. Hg. v. Fachhochschule Emden. Emde. Online verf\u00fcgbar unter https:\/\/www2.ifu hh.de\/webmail\/?_task=mail&_framed=1&_action=get&_mbox=INBOX&_uid=3278&_part=2, zuletzt aktualisiert am 25.08.2009, zuletzt gepr\u00fcft am 07.02.2012.
\nWei\u00df, M.; Brinkmann, T.; Gr\u00f6ger, H. (2010): Towards a greener synthesis of (S)-3-aminobutanoic acid: process development and environmental assessment. In: Green Chem. 12 (9), S. 1580.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Arbeiten im Projekt erleichtern die Nachhaltigkeitsbetrachtung von Synthesen in fr\u00fchen Entwicklungsphasen. Die daf\u00fcr notwendigen Methodiken wurden in mehreren Publikationen ver\u00f6ffentlicht. Zudem zeigte sich, dass die urspr\u00fcnglichen Erwartungen hinsichtlich der \u00f6kologischen Bewertung von vorgelagerten Prozessen, wie zum Beispiel die Herstellung von Edukten, weit \u00fcbertroffen werden konnte. Etwa 50% der mehr als 100.000 Substanzen in der entwickelten Datenbank haben nun einen abge-sch\u00e4tzten Wert f\u00fcr den Ecoindicator 99, den kumulierten Energieaufwand sowie f\u00fcr einen CO2-Fu\u00dfabdruck, jeweils mit einer Angabe zur Standardabweichung.
\nDie Bereitstellung von Shortcut-Modulen wird nicht nur Synthesechemikern helfen, eine Absch\u00e4tzung \u00fcber Stoff- und Energieverbr\u00e4uche zu ermitteln, sondern auch vielen kleinen und mittleren Unternehmen. Die in diesem Projekt erstellten Referenzmodelle werden dem Anwender zus\u00e4tzlich beim Einstieg und beim Modellieren in der neuen Software helfen.
\nDas von der DBU-gef\u00f6rderte Projekt wird als so vielversprechend eingesch\u00e4tzt, dass die ifu Hamburg GmbH den Prototypen zur Marktreife bringen und weiterentwickeln wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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