K-Projekt imPACts

Egal ob man Medikamente, Erdölprodukte oder Bier herstellt: Bei chemischen und biochemischen Prozessen in der Industrie will man jederzeit möglichst genau wissen, was in den Reaktoren vor sich geht. Oftmals bedeutet das den Prozess zu unterbrechen, eine Probe zu nehmen und sie im Labor zu analysieren, was in vielen Fällen sehr umständlich ist. Neben der Genauigkeit spielt aber auch die Schnelligkeit eine entscheidende Rolle. Das Ergebnis zur entnommenen Proben erhält man aber oft erst nach Stunden. Wenn dieses dann Mängel aufzeigt bedeutet das, dass schlimmstenfalls die gesamte Produktion unbrauchbar ist.

Genau hier setzt die Prozessanalytik an: Ein sofortiges regelndes Eingreifen in den Prozess ermöglicht neben kürzeren Prozesszeiten auch die Einsparung von Rohstoffen und Energie. Außerdem können Ausschuss und Müll reduziert sowie - durch das Wegfallen von gefährlichen Probenahmen - auch gesundheitliche und umwelttechnische Gefährdungen vermieden werden. Und nicht zuletzt kann dadurch auch die optimale Produktqualität jederzeit sichergestellt werden.

Prozessanalytik trägt somit zu einer vielfältigen Kostenersparnis für die Unternehmen und dadurch zur Absicherung der Konkurrenzfähigkeit am Industriestandort Österreich bei!

• Wissensgenerierung über chemische Produktionsprozesse durch neuartige Analytik, multivariate Datenanalyse, fluiddynamische Simulationen und mechanistische Modellierung.
• Entwicklung von fortschrittlichen optischen und MEMS basierte Sensorsysteme für die ultrasensitive, schnelle und ortsaufgelöste Messung von chemischen und physikalischen Eigenschaften der Probe.
• Übertragung der methodischen Ansätze an die industriellen Partner zur Anwendung in unterschiedlichen - aber doch ähnlichen - Produktionsprozessen.

• Anwendbare Prozessanalytik für die industrielle Produktion in verschiedensten Branchen
• Neue Messtechnik zur optimalen Informationsgewinnung aus den Prozessen
• Analytik auf elementarer und molekularer Ebene
• Zustandsbeschreibung mit mathematischen Modellen
• Verwendbarkeit mathematischer Modelle in der Industrie (Computational Model Life-Cycle Management - CMLCM)
• Werkzeuge zum verbesserten Prozessverständnis
• Wissensgenerierung & Transfer in die Industrie
• Prozessoptimierung durch moderne analytische Methoden

Inhaltlich ist die Projektarbeit in 5 Teilprojekte gegliedert, davon sind 3 Projekte Multifirm-Projects mit direkter Beteiligung von Unternehmenspartnern, und 2 Projekte haben als Strategische Projekte primär wissenschaftliche Ausrichtung:

• Multifirm-Projekt 1: Development of novel measurement technologies for process analytics
  In diesem Teilprojekt werden neue Messmethoden für den Einsatz in der industriellen Prozessanalytik entwickelt. Gemeinsam mit den Unternehmenspartnern sollen Technologien im Labor entwickelt und in der Praxis, also im Industrieprozess erprobt werden. Dabei kommen Techniken wie LIBS (Laser-Induced Break-down Spectroscopy), QCL (Quantum Cascade Lasers) und MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) zum Einsatz.
• Multifirm-Projekt 2: Characterization and in-depth understanding of multi-phase processes
  Im Teilprojekt MP2 liegt der Fokus darauf, komplizierte industrielle chemische Prozesse (z.B. solche, in denen Feststoff – Flüssigphasen – Gemische relevant sind) besser zu verstehen indem man diese analysiert, charakterisiert und modelliert. Dazu werden moderne Analysemethoden mit chemisch-verfahrenstechnischen Methoden, wie z.B. fluiddynamischen Simulationen (CFD) kombiniert.
• Multifirm-Projekt 3: Monitoring & control of target parameters in industrial processes
  Das Teilprojekt MP3 liefert den beteiligten Unternehmen Methoden, um Parameter in den Produktionsprozessen besser überwachen zu können. Daraus ergeben sich neue Möglichkeiten für Qualitäts- oder Effizienzsteigerungen. Als Basismethode kommt u.a. die bewährte NIR-Spektroskopie zum Einsatz. Darauf aufbauend werden neue Modellierungskonzepte und Software-Tools für den dauerhaft stabilen Betrieb entwickelt.
• Strategisches Projekt 1: Advanced strategies for information mining and knowledge generation
  Im Rahmen von SP1 wird das imPACts-ForscherInnenteam generische Methoden entwickeln um chemische Prozesse bestmöglich zu überwachen und zu beschreiben. Dabei geht es um die Verbesserung von Techniken zur chemometrischen Modellierung, zur Bestimmung der Qualität solcher Modelle und zur einfachen Adaptierung dieser auf sich verändernde Prozessumgebungen. Das Ziel ist die Entwicklung eines Software-Umgebung für  das „Computational Model Live Cycle Management“ (CMLCM) zur einfachen Pflege von Modellen.
• Strategisches Projekt 2: Advancing spectroscopy for the analysis and characterization of materials
  Das strategische Projekt SP2 ist der zukunftsweisenden Weiterentwicklung von spektroskopie-basierten Analysetechnologien gewidmet: PEIM (Photothermal Expansion Imaging), THZ (Terahertz) spectroscopic imaging, LIBS (Laser-Induced Break-down Spectroscopy), NMR (Nuclear Magnetic Resonance) Spectroscopy, MIR (Mid-Infrared) Spectroscopy und MEMS-based miniaturized viscosity sensors. Diese Technologien versprechen große Vorteile bei einer künftigen industriellen Anwendung.

Organisatorisch liegt die Gesamtprojektleitung in Händen des Konsortialführers RECENDT, die Teilprojekte werden von Teilprojektleitern geführt, die auch erste Ansprechpartner für die Partner in den Projekten sind.

Vom wissenschaftlichen Standpunkt her wird jedes Teilprojekt von einem erfahrenen KeyResearcher betreut. Ein zentrales Scientific Management (Dr. Markus Brandstetter, RECENDT) koordiniert die wissenschaftliche Arbeit.

Das zentrale und höchste Projektgremium ist das Board, das allen Partnern offensteht, und in dem neben dem Konsortialführer je 3 Unternehmenspartner und 3 wissenschaftliche Partner als Mitglieder mit Stimmrecht vertreten sind.

Die Finanzierung des K-Projekts imPACts kommt aus 3 Quellen:

Einen Teil tragen die Wissenschaftlichen Partner als Eigenleistung bei,
einen großen Anteil haben die Unternehmenspartner, die sowohl Cashleistung als auch inKind-Leistungen einbringen,
und einen wesentlichen Teil machen die Öffentlichen Fördermittel von Bund (BMVIT, BMDW) dem Land OÖ und dem Land NÖ aus.

Abgewickelt wird dieses Projekt im Rahmen des Förderprogramms COMET durch die FFG, die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft.