Die Fachgruppe Chemieingenieurwesen sieht ihre Hauptaufgabe in der Entwicklung und Erforschung von effizienteren und nachhaltigeren kontinuierlichen chemischen Prozessen. Hierbei bilden die Mikroreaktionstechnik für die Synthese heterogener Katalysatoren und für katalysierte Prozesse sowie die kontinuierliche Überwachung chemischer Prozesse («Quality by Design») die entscheidenden Ansätze.

Die Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien aus biogenen Ausgangsmaterialien (Nutzpflanzen oder Bioabfälle) sind heutzutage schon Realität. So werden in Europa beispielsweise Benzin und Diesel Biokraftstoffe beigemischt. Sofern die Ausgangsstoffe nachhaltig bereitgestellt werden können und diese möglichst nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelindustrie stehen, eröffnet sich hierdurch ein Pfad in Richtung umweltverträglicher Produkte. Dies kann jedoch nur gelingen, wenn auch die Herstellungsprozesse selbst energie- und ressourcenschonend arbeiten. Deshalb forscht unsere Arbeitsgruppe an der Entwicklung von katalysierten Umwandlungsprozessen von Biomasse zu hochwertigen Chemikalien. Das sehr hohe Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis in diesen kleinskaligen Anlagen erlaubt einen effizienten Wärmeaustausch und somit eine präzise Kontrolle der Reaktionsbedingungen. Darüber hinaus führt die hohe Mischeffizienz in diesen Systemen zu günstigeren Umsatzverhalten. Eine grosse Herausforderung besteht in der Entwicklung der benötigten heterogenen Katalysatoren und deren Integration in den Mikroreaktor.

Die Überwachung und Regelung von chemischen Prozessen nimmt einen immer wichtigeren Platz in der heutigen Industrie ein, die einerseits vom globalen Wettbewerb, andererseits von sich schnell verändernden wirtschaftlichen Verhältnissen sowie kurzen Produktentwicklungszeiten und strikten Umweltschutz- und Sicherheitsvorschriften dominiert wird. Zusammen mit der Prozessmodellierung und -optimierung sind sie entscheidend in der Entwicklung von zunehmend flexibleren und gleichzeitig komplexeren Produktionsverfahren für hochqualitative Produkte. Durch die rapide Kostenabnahme und gleichzeitige Steigerung von Rechenleistung auf engem Raum sind Hochleistungsmesssysteme und -regelungen bereits zum unverzichtbaren Bestandteil industrieller Anlagen geworden.

In chemischen Prozessen wird die kontinuierliche und damit kosteneffiziente sowie qualitätssichernde Betriebsweise breit eingesetzt. Im Gegensatz dazu ist in biochemisch orientierten Industriebereichen diese Art der Prozessführung häufig noch stark ausbaufähig, da sie hohe Anforderungen an die Mess- und Regeltechnik stellt. Ziel der Forschungsgruppe ist es daher Regelstrategien und Messmethoden zu entwickeln, die ein besseres Monitoring und Regeln des Produktionsbetriebs vom Reaktor bis zur Produktaufarbeitung erlauben. Gleichzeitig werden Verfahren für eine intelligente Evaluation der Prozessleistung untersucht.