Technische Chemie
Ein Verfahren vom Labor in die Produktion zu bringen – das ist die Aufgabe der technischen Chemie. Wenn neue Herstellungsverfahren zu entwickeln sind, wenn sich die Energie- oder Rohstoffverhältnisse wandeln, sind technische Chemikerinnen und Chemiker gefragt: Sie müssen überlegen, wie das Produkt schneller, billiger, in besserer Qualität, energiesparender oder ressourcenschonender herzustellen ist. Die Produktion ist zudem in der chemischen Industrie häufig an einen großen Verbund gekoppelt. Wenn sich ein Produktionsschritt ändert, so wirkt sich das auf andere Produktionsverfahren aus.
Das Arbeitsgebiet umfasst drei wesentliche Bereiche:
• die chemischen Prozesstechnologien,
• die chemische Reaktionstechnik,
• die Grundoperationen der Verfahrenstechnik.
Die chemischen Prozesstechnologien beschreiben die Struktur chemischer Produktionsanlagen und Prozesse. Es sind neue Verfahren zu entwickeln, bereits bestehende Verfahren zu optimieren und vorhandene Anlagen zu verbessern.
Aufgaben der chemischen Reaktionstechnik sind die Analyse und Modellierung chemischer Reaktionen sowie die Auslegung von Reaktoren: Was sind die besten Bedingungen, um eine Reaktion im technischen Maßstab durchzuführen? Ein Prozess muss nicht nur zum gewünschten Produkt führen, sondern auch wirtschaftlich und umweltverträglich sein.
Und schließlich müssen die Chemikerinnen und Chemiker mit Hilfe der Verfahrenstechnik die richtigen Verfahren auswählen: Zu einem chemischen Produktionsverfahren gehört neben der eigentlichen chemischen Umsetzung eine breite Palette von mechanischen und thermischen Grundoperationen, um Ausgangsstoffe aufzubereiten, Produkte abzutrennen und zu reinigen. Thermische Verfahrensschritte sind zum Beispiel Destillation oder Kristallisation. Zu den mechanischen Grundoperationen gehören Stofftrennungen wie Filtration und Zentrifugation. Operationen, mit denen Stoffe vereinigt werden, sind Mischen oder Rühren.
Ein Verfahren vom Labor in die Produktion zu bringen – das ist die Aufgabe der technischen Chemie. Wenn neue Herstellungsverfahren zu entwickeln sind, wenn sich die Energie- oder Rohstoffverhältnisse wandeln, sind technische Chemikerinnen und Chemiker gefragt: Sie müssen überlegen, wie das Produkt schneller, billiger, in besserer Qualität, energiesparender oder ressourcenschonender herzustellen ist. Die Produktion ist zudem in der chemischen Industrie häufig an einen großen Verbund gekoppelt. Wenn sich ein Produktionsschritt ändert, so wirkt sich das auf andere Produktionsverfahren aus.
Das Arbeitsgebiet umfasst drei wesentliche Bereiche:
• die chemischen Prozesstechnologien,
• die chemische Reaktionstechnik,
• die Grundoperationen der Verfahrenstechnik.
Die chemischen Prozesstechnologien beschreiben die Struktur chemischer Produktionsanlagen und Prozesse. Es sind neue Verfahren zu entwickeln, bereits bestehende Verfahren zu optimieren und vorhandene Anlagen zu verbessern.
Aufgaben der chemischen Reaktionstechnik sind die Analyse und Modellierung chemischer Reaktionen sowie die Auslegung von Reaktoren: Was sind die besten Bedingungen, um eine Reaktion im technischen Maßstab durchzuführen? Ein Prozess muss nicht nur zum gewünschten Produkt führen, sondern auch wirtschaftlich und umweltverträglich sein.
Und schließlich müssen die Chemikerinnen und Chemiker mit Hilfe der Verfahrenstechnik die richtigen Verfahren auswählen: Zu einem chemischen Produktionsverfahren gehört neben der eigentlichen chemischen Umsetzung eine breite Palette von mechanischen und thermischen Grundoperationen, um Ausgangsstoffe aufzubereiten, Produkte abzutrennen und zu reinigen. Thermische Verfahrensschritte sind zum Beispiel Destillation oder Kristallisation. Zu den mechanischen Grundoperationen gehören Stofftrennungen wie Filtration und Zentrifugation. Operationen, mit denen Stoffe vereinigt werden, sind Mischen oder Rühren.
Die Grundausbildung in technischer Chemie baut auf Kenntnisse auf, die in den anderen Grundlagenfächern erworben wurden. Im Masterstudium werden spezielle Vorlesungen und Seminare zu Themen der technischen Chemie angeboten. Gerade für die technische Chemie ist die Tuchfühlung mit der Praxis sehr wichtig. Deswegen stehen im Allgemeinen auch Exkursionen in die chemische Industrie und der Besuch von Ausstellungen und Tagungen auf den Studienplänen.
Viele Bereiche der technischen Chemie überschneiden sich mit anderen Fachgebieten. Insbesondere Verfahrensingenieur*innen arbeiten mit Chemiker*innen zusammen an chemisch-technischen Forschungsvorhaben.
Das Spektrum der Fragen, mit denen sich Technische Chemiker*innen auseinanderzusetzen haben, ist breit:
• Wie lassen sich ökologische und wirtschaftliche Gesichtspunkte bei der Produktion miteinander vereinbaren (produktionsintegrierter Umweltschutz)?
• Wie lässt sich die Sicherheit eines Prozesses gewährleisten?
• Was passiert im Einzelnen bei der chemischen Reaktion (Mikrokinetik)?
• Wie wirken sich Wärme und Transportvorgänge auf den Verlauf der Reaktion aus (Makrokinetik)?
Wichtige Dienste leisten der technischen Chemie auch mathematische Modelle, mit denen sich Produktionsprozesse beschreiben und simulieren lassen.
Eng verknüpft mit der technischen Chemie ist die Biotechnologie. Sie beschäftigt sich damit, Roh- oder Wirkstoffe in industriellen Verfahren mit dem Einsatz von biologischen Systemen zu produzieren. Hier arbeiten Biolog*innen, Verfahrensingenieur*innen und technische Chemiker*innen im engen Austausch.
Genauere Informationen zu den Lehrinhalten „Technische Chemie“ bietet die ProcessNet-Broschüre „Lehrprofil Technische Chemie“ (4. Auflage Oktober 2014).
Technische Chemikerinnen und Chemiker werden in der chemischen Industrie in der Produktion, in der Verfahrensentwicklung und Forschung gebraucht.
Sie haben nicht nur in der Großindustrie, sondern auch in klein- und mittelständischen Chemieunternehmen gute Berufschancen. Hier ist das Aufgabenspektrum meist etwas breiter, da ein kleinerer Betrieb selten mehr als einen oder zwei Chemikerinnen und Chemiker einstellt.
Perspektiven bieten sich außerdem in Forschungsinstituten oder auch bei Bundes- und Landesbehörden, etwa wenn es um die Genehmigung und Überwachung von Chemieanlagen geht.
Dank ihrer breiten Ausbildung werden technische Chemikerinnen und Chemiker auch gerne von anderen „chemienahen“ Industriezweigen und Unternehmensberatungen eingestellt.
