We utilize an integrated approach to evaluate technologies and process routes along social-technological-ecological-economical-political dimensions to support decision-making and socio-political dialogues at the nexus of science, technology and society.
Forschungsschwerpunkt und -kontext
Der Übergang von der linearen zur kreislauforientierten Wirtschaft sowie die Erreichung von Netto-Null-Emissionen erfordert massive Transformationsprozesse in allen Bereichen der Industrie. Für diese Transformation braucht es innovative Prozesse, Wertschöpfungsketten und Konzepte und sektorübergreifende Ansätze. Die dadurch entstehende Komplexität macht es unabdingbar, dass Innovationen einer gründlichen Analyse unterzogen werden, um sowohl auf prozessnaher als auch auf systemischer Ebene abzuschätzen, ob sie einen positiven Einfluss auf die Erreichung der übergeordneten Ziele haben. Dafür ist die Technologiebewertung zuständig. Anhand von technologischen, ökonomischen und ökologischen Kriterien können Transformationsprozesse und -konzepte analysiert und evaluiert werden.
Eine Kernkompetenz der Abteilung stellt die Prozesskettenmodellierung auf einer breiten Basis validierter thermodynamischer Prozessmodelle dar, die auf einem langjährigen akademischen Erfahrungsschatz und der Zusammenarbeit mit Industriepartnern beruht. Die fundierte technologische Analyse (Produktausbeute, Energiebedarf, Emissionen) ermöglicht die ökonomische und ökologische Bewertung von Einzelprozessen und Systemen. Technologische Schwerpunkte sind konventionelle und innovative Prozesse zur Herstellung von Basischemikalien, Kraftstoffen und Energieträgern, PtX-Technologien, Technologien des chemischen Recyclings, Synthesegas- und Gasaufbereitungsprozessen sowie die Elektrifizierung dieser Technologien.
Typische Aufgabenfelder der Arbeitsgruppe umfassen:
- Bewertung anhand von technologischen, ökonomischen und ökologischen Kriterien zur Unterstützung der Transformationsprozesse
i) von fossilen zu erneuerbaren Energien (Energiewende),
ii) von primären zu sekundär und nachwachsenden Rohstoffen (Rohstoffwende),
iii) von energetischer zu stofflicher Nutzung von Kohlenstoffträgern unter innovative Nutzung von Überschussstrom aus erneuerbaren Energien (Ressourcenwende). - Detaillierte stoffliche und energetische Bilanzierung und Optimierung von Prozessen und Systemen.
- Öko-Effizienz-Analysen für die gesamte Wertschöpfungskette zur Herstellung von kohlenstoffbasierten Produkten.
- Life-Cycle-Analysen für die Bereitstellung und Nutzung alternativer Kohlenstoffträger bzw. die Integration erneuerbarer Energien und CO2 in der Wertschöpfungskette.
- Wissenschafts- und Technikkommunikation
- Förderung des sektorübergreifenden Dialogs sowie der Kommunikation zwischen wichtigen Interessengruppen zur Unterstützung des Übergangs zu einer Kohlenstoffkreislaufwirtschaft.
Forschungsmethodik
- Energie- und Stoffstromanalysen, Prozesssimulation (Aspen Plus, MATLAB)
- Wirtschaftlichkeitsbewertung (Annuitätenmethode, Kapitalwertmethode)
- Ökobilanzierung (GaBi LCA, OpenLCA, EASETECH)
- Risikoanalysen
- Umfragen, Fokusgruppendiskussionen und Experteninterviews
- Workshops und Kolloquien
Publikationen
Keller, F., Voss, R., Lee, R.P. 2022. Overcoming challenges of life cycle assessment (LCA) for chemical recycling - Recommendations for increasing transparency, comprehensiveness and comparability of LCA for chemical recycling technologies. Policy Brief.
Keller, F., Voss, R., Lee, R.P. 2022. Overcoming challenges of life cycle assessment (LCA) and techno-economic assessment (TEA) for chemical recycling – Recommendations for increasing transparency, comprehensiveness and comparability of LCA & TEA for chemical recycling technologies. Technical Report. DOI: 10.5281/zenodo.7071886.
Voss, R., Lee, R.P., Fröhling, M. 2022. A consequential approach to life cycle sustainability assessment with an agent-based model to determine the potential contribution of chemical recycling to UN Sustainable Development Goals. Journal of Industrial Ecology.
Jones, C.R., Lee, R.P., Kaklamanou, D. 2022. Understanding public perceptions of chemical recycling: A comparative study of public attitudes towards coal and waste gasification in Germany and the United Kingdom. Sustainable Production and Consumption, 32: 125-135.
Voss, R., Lee, R.P., Fröhling, M. 2022. Chemical recycling of plastic waste: comparative evaluation of environmental and economic performances of gasification- and incineration-based treatment for lightweight packaging waste. Circular Economy and Sustainability.
Kontakt
M.Sc. Antonia Helf
Abteilungsleitung
+49 3731 39-4476
Antonia [dot] Helf@iec [dot] tu-freiberg [dot] de [at] iec [dot] tu-freiberg [dot] de (Antonia[dot]Helf[at]iec[dot]tu-freiberg[dot]de)
Dr.-Ing. Florian Keller
Stellv. Abteilungsleitung
+49 3731 39-3952
Florian [dot] Keller@iec [dot] tu-freiberg [dot] de [at] iec [dot] tu-freiberg [dot] de (Florian[dot]Keller[at]iec[dot]tu-freiberg[dot]de)