Optische Messungen unter extremen Bedingungen: Prof. Andreas Bräuer untersucht Gemische

Prof. Andreas Bräuer
Seit 2018 forscht und lehrt der Professor für Thermische Verfahrenstechnik am Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik. Besonders interessiert ihn das Verhalten flüssiger und gasförmiger Stoffe und Gemische unter hohem Druck und hohen Temperaturen.

Mit Ihrer Berufung von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) brachten Sie auch einen renommierten europäischen ERC-Starting-Grant mit an die TU Bergakademie Freiberg. Wie steht es aktuell um die damit verbundenen Forschungsprojekte?

Wenngleich die Förderung im Rahmen des europäischen Programms seit Mai 2020 ausgelaufen ist, untersuche ich weiterhin die Grundlagen zum Verhalten chemischer Gemische in Hochdruck- und Hochtemperaturprozessen. Da ich die Gemische während des Prozesses und in Anlagen industriell relevanter Dimensionen erforsche, kommen Mikroskope als Analysewerkzeuge nicht in Frage. Im Rahmen der ERC-Förderung entwickelte ich darum besondere optische Messverfahren und –instrumente, mit denen Informationen über die Mischprozesse auf molekularer und gleichzeitig auf makroskopischer Ebene quasi berührungslos gewonnen werden können.

Mich interessiert, wie sich die einzelnen Bestandteile in einer Mischung unter extremen Bedingungen zueinander verhalten und, wie sich dadurch die Eigenschaften der Endprodukte aus verschiedenen Flüssigkeiten, Feststoffen und Gasen ändern. Um das herauszufinden frage ich, welchen Einfluss kleinste Temperatur- oder Konzentrationsheterogenitäten in chemischen Prozessen auf die ablaufenden Reaktionen haben. Denn bis sich zwei Substanzen tatsächlich vermischt haben, braucht es Zeit. Sind die Systeme vor der Reaktion beispielsweise noch nicht homogen vermischt, wirken sich die sogenannten Heterogenitäten eventuell negativ auf die Qualität des Produktes aus.

Was für ein Gemisch könnte das sein?

An unserem Institut haben wir Umwelt- und Naturstoffverfahren im Blick: Ein sehr angewandtes Beispiel ist Kraftstoff aus nachwachsenden Rohstoffen und sein Verhalten während der Verbrennung im Motor. Wer Autos entwickelt, muss wissen, wie sich die Flüssigkeiten im Motor beim Kontakt mit Luft verhalten. Wie verdampft der Biokraftstoff? Was passiert bei der Einspritzung? Im Gegensatz zu fossilen Kraftstoffen sind synthetische und biobasierte Kraftstoffe diesbezüglich noch sehr wenig erforscht. Mein Team und ich schauen uns den Prozess unter realen Bedingungen an und untersuchen, welche Faktoren die Gemischbildung des Kraftstoffs mit der Luft beeinflussen. Weitere Anwendungen gibt es auch bei der Extraktion von Aroma- oder pharmazeutischen Wirkstoffen aus Naturstoffen oder beim Entkoffeinieren von Kaffee.

Studierende und Promovierende lernen also sowohl Grundlagen als auch konkrete Anwendungen kennen?

Genau – wer sich für die Forschung an unserem Institut interessiert, hat vielfältige Möglichkeiten an aktuellen Fragestellungen mitzuwirken. Für Abschlussarbeiten bieten wir Tätigkeiten im Labor, mit der Messtechnik, an Technikumsanlagen oder mit Simulationen. Promovierende können sowohl die Grundlagen der Gemische und der Gemischbildung erforschen, als auch konkrete Spezialanwendungen vertiefen oder zur Entwicklung der Messtechnik beitragen, zum Beispiel im Bereich der Raman-Spektroskopie.