Bahnachse an einer Anlage

Die BASF und das KIT kooperieren: Auf einer gemeinsam entwickelten automatisierten Anlage sollen neue Materialien für die Wirkstoffforschung und die Materialwissenschaften hergestellt werden. (Bild: Patrick Hodapp, KIT)

Gemeinsam mit der BASF plant das KIT eine der modernsten Infrastrukturen zur automatischen Prozessführung in der Chemie. Die Anlage ist in der Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMFi) angesiedelt und soll internen sowie externen Forschungsteams offenstehen.

Welche Vorteile bringt ein automatisierter Prozess?

Die Anlage wird zunächst neue Substanzen parallelisiert für Anwendungen in Bereichen von Biologie bis Materialwissenschaften herstellen. Als strategischer Partner wird die BASF in der Anlage Projekte beispielsweise zur Identifizierung neuer Wirkstoffe für die Landwirtschaft durchführen. Langfristig ist geplant, auf der Anlage auch ein Hochdurchsatzverfahren für chemische Reaktionen zu ermöglichen. Lesen Sie hier außerdem, wie BASF den Umsatz mit Lösungen für die Kreislaufwirtschaft auf 17 Mrd. Euro verdoppeln will und auf welche drei Aktionsfelder sich der Chemiekonzern in Zukunft fokussiert.

„Solche Syntheseanlagen erlauben es, chemische Reaktionen dank automatisierter Abläufe reproduzierbar und standardisiert durchzuführen, ohne dass Menschen Chemikalien ausgesetzt werden“, sagt Professor Stefan Bräse, Direktor am Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS) des KIT. „Zudem erhöhen automatisierte Prozesse den Durchsatz von Reaktionen und damit die Effizienz der Forschungsvorhaben. Dies führt schneller zu neuen Erkenntnissen.“

Umfassende Forschungstransparenz als Ziel – doch mit welchen Mitteln?

In das Projekt fließen eine Vielzahl an Erkenntnissen, aus dem Forschungsumfeld des KIT und dem Arbeitskreis von Stefan Bräse, mit ein.  Die Anlage wird, wo immer möglich, Komponenten freier Hardware und Software integrieren. Das hält die Entwicklung transparent, was wiederum der späteren Nutzung anderer Forschungsaktivitäten zugutekommt. 

Das System ist aus modularen Komponenten aufgebaut, was das künftige Erweitern vereinfacht. Das KIT ist in verschiedenen Konsortien der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) engagiert, insbesondere auch in der auf Chemie spezialisierten NFDI4Chem. In der Anlage kommen dabei die in der NFDI4Chem entwickelten Software und Standards zum Einsatz. Geplant ist, Forschungsdaten nach gängigen Best Practice-Modellen zu fördern und bereitzustellen.

Auf welche Aktivitäten konzentrieren sich die Forschungsvorhaben zunächst?

Zunächst soll die Syntheseanlage auf Vorhaben in der organisch-synthetischen Chemie ausgerichtet werden: Sie soll kleine organische Moleküle von rund zehn Milligramm bis zu mehreren Hundert Milligramm herstellen, etwa für chemische Zwischenprodukte oder pharmazeutische Wirkstoffe. Künftig soll die Anlage aber auch flexibel genutzt werden können und Reaktionen in kleinem Maßstab durchführen, damit Forscher in einem parallelisierten Verfahren viele Reaktionen gleichzeitig untersuchen können. Lesen Sie bei unseren Kollegen der Chemie Technik interessante Hintergründe zur Geschichte der Ammoniak-Synthese und wie das Haber-Bosch-Verfahren alles veränderte.

Für beide Anwendungsfälle bringt die BASF Know-how in das Projekt ein. Der Chemiekonzern betreibt bereits eine automatisierte Hochdurchsatz-Plattform an seinem Hauptstandort in Ludwigshafen. Das Projekt bringt Expertenteams für Prozessführung, Robotik, Softwareentwicklung und Konstruktion zusammen, um modernste Technologien und etablierte Prozesse zu kombinieren.

Quelle: KIT

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