Masterarbeit; w​/m​/d): Solare Membranreaktoren für nachhaltige Methanolproduktion

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Die Abteilung Bewertung solarer Produktionsprozesse des Instituts Future Fuels beschäftigt sich mit Herstellungsrouten zur nachhaltigen Erzeugung zukünftiger chemischer Energieträger. Die Zementindustrie zählt zu den größten industriellen CO2-Quellen, da ein Großteil der Emissionen prozessbedingt bei der Kalzinierung entsteht und sich nicht durch einen Brennstoffwechsel vermeiden lässt. Das macht Zementwerke zu einem naheliegenden Ausgangspunkt für die Kohlenstoffnutzung (CCU). In einem solaren Membranreaktor lässt sich aus dem CO2 des Zementwerks und Wasser mithilfe konzentrierter Solarwärme ein Synthesegas erzeugen, aus welchem anschließend Methanol als speicherbarer Energieträger und Grundstoff erzeugt wird.

Die Arbeit ist in das EU-Projekt SOMMER eingebettet und wird in Zusammenarbeit mit europäischen Partnern aus Forschung und Industrie durchgeführt.

• Literaturrecherche zu solaren Membranreaktor-Konzepten für die Synthesegaserzeugung und zu deren Integration in industrielle CO2-Quellen
• Abbildung des Membranreaktors in Aspen Plus, ausgehend von einer bestehenden Simulation des Zementwerks und einer Basissimulation der Methanolsynthese
• Verschaltung zum Gesamtsystem (Zementwerk, Membranreaktor, Methanolsynthese) und Entwicklung eines übertragbaren Modellansatzes, der sich auf weitere Zementwerke anwenden lässt
• Technoökonomische Bewertung des Gesamtsystems mit Python, inklusive Vergleich der betrachteten Reaktorkonzepte
• Ableitung von Entwicklungskorridoren:
  Welche Wirkungsgrade, Kosten und weitere Kennwerte der Membranreaktor müssen erreicht werden, damit das Gesamtsystem wettbewerbsfähig wird

• Studium der Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen oder vergleichbarer Studiengang
• Sehr gute Programmierkenntnisse vorhanden (wie z.B. Python, MATLAB, C++)
• Gute Kenntnisse in Fließbildsimulationssoftware (wie z.B. Aspen Plus®, CHEMCAD)
• Sehr hohe Aufnahmefähigkeit, Eigeninitiative und Selbständigkeit

Die Vergütung erfolgt je nach Qualifikation und Aufgabenübertragung bis Entgeltgruppe 5 TVöD.

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