Der Johannes Möller Preis 2024 wurde im Rahmen des Jahrestreffens der DECHEMA/VDI-Fachgruppe Agglomerations- und Schüttguttechnik in Weimar verliehen.

Herr Dr.-Ing. Patrick Bürger

erhielt die mit 5.000 EUR dotierte Auszeichnung für seine Doktorarbeit zum Thema „High-Temperature Electrostatic Precipitation: Fundamentals, Phenomena and Feasi­bility”, die er an der BTU Cottbus-Senftenberg verfasst hat.

Sein Doktorvater ist Prof. Dr.-Ing. Ulrich Riebel, Inhaber des Lehrstuhls Mechanische Verfahrenstechnik an der BTU Cottbus-Senftenberg, Zweitgutachter war Prof. Dr. rer. nat. Alfred Weber von der TU Clausthal.

Mit der Energiewende und mit der Notwendigkeit, Rohstoffe effizienter zu nutzen und zu rezyklieren, verstärkt sich auch der Bedarf an Verfahren zur Gasreinigung bei höheren Temperaturen.

Der Elektroabscheider ist ein altbekanntes Verfahren zur Abscheidung von Stäuben und Aerosolen aus Gasen. Der typische Einsatzbereich liegt bei der Reinigung von großen Abgasströmen aus den Bereichen Metallurgie, Kohle, Zement und Abfallverbrennung. Dabei ist der Temperaturbereich, in dem Elektroabscheider betrieben werden können, bisher auf ca. 500 °C begrenzt.

Patrick Bürger hat sich in seiner Dissertation intensiv damit befasst, wie Stäube auch bei hohen Temperaturen bis zu 800 °C abgeschieden werden können, und hat die Realisierbarkeit eines solchen Prozesses belegt.

Die experimentellen Arbeiten, die in einem speziell für die Forschung entwickelten Hochtemperatur-Aufbau durchgeführt worden waren, wurden mit Hilfe neuer Analysemethoden ausgewertet. Erstmals konnten die Beteiligung von freien Elektronen am Stromtransport und die Ladungs­verteilung der Aerosole im Versuchsaufbau gemessen werden, um Einblick in die – bei hohen Temperaturen sehr komplexe – Aufladekinetik der Aerosole zu bekommen. Zudem verfolgte Patrick Bürger den Ansatz, das Geschehen im Hochtemperatur-Elektroabscheider durch physikalisch basierte Simulationsrechnungen abzubilden und zu verstehen. Diese haben nicht nur das qualitative Verständnis deutlich verbessert, sondern sind auch wegweisend für die weitere Forschung durch das Aufzeigen von Wissenslücken und fehlenden Basisdaten.

Patrick Bürger hat durch seine Dissertation gezeigt, dass die Dekarbonisierung von Industrieprozessen nicht allein von der Umstellung auf eine regenerative Energieversorgung abhängig ist, sondern vor allem auch in Kombination mit tiefgreifenden Prozessoptimierungsmaßnahmen nachhaltig gelingen kann.

v.l.n.r.: Dr. Heike Mühlenweg (Kuratoriumsvorsitzende Möller-Stiftung), Maike Toivonen (Vorstandsvorsitzende Möller-Stiftung), Dr.-Ing. Patrick Bürger (Preisträger), Prof. Dr.-Ing. Ulrich Riebel (Doktorvater)
Foto: Möller-Stiftung

In diesem Jahr wurde der mit 5.000 € dotierte Johannes Möller Preis gleich zweimal verliehen. Im Rahmen der beiden Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgruppen „Agglomeration- und Schüttguttechnik“ und „Zerkleinern und Klassieren“, die im März in Braunschweig im Haus der Wissenschaft stattgefunden haben, wurden zwei besondere Arbeiten gewürdigt, die – wenn auch auf sehr unterschiedlichen Gebieten – gleichermaßen zukunftsrelevante technologische Entwicklungen vorangetrieben haben.

Dr.-Ing. Frank Rhein

erhielt die Auszeichnung für seine Promotionsarbeit mit dem Thema „Magnetic Seeded Filtration“, welche er am Karlsruher Institut für Technologie unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Hermann Nirschl angefertigt hat.
Das neue, selektive und mehrdimensionale Trennverfahren wurde von Dr.-Ing. Frank Rhein für die Abtrennung und Klassierung von feinsten Partikelsystemen entwickelt. Zunächst werden einer Suspension magnetische Hilfspartikel zugegeben, wobei anschließend eine selektive Agglomeration zwischen den magnetischen und nichtmagnetischen Partikeln erfolgt. Die gebildeten Hetero-Agglomerate lassen sich schließlich über eine Magnetseparation aus der Suspension separieren.
Ergänzend zu den experimentellen Arbeiten entwickelte Dr.-Ing. Frank Rhein ein Modell auf Basis einer mehrdimensionalen Populationsbilanz, welches in der Lage ist, die Zusammensetzung der Hetero-Agglomerate vorherzusagen. Mittels geeigneter Methoden des Maschinellen Lernens gelang die Bestimmung der Materialkonstanten und eine experimentelle Validierung. Die vorgeschlagene Entwicklung erlaubt u.a., Mikroplastikpartikel aus einer Suspension in einem Kreislaufprozess mit einem hohen Abscheidegrad abzutrennen.

Dr.-Ing. Dominik Weis

wurde für seine Promotionsarbeit zur „Beschreibung des Sphäronisationsprozesses von pharmazeutischen Pellets mittels numerischer Methoden“ geehrt, die unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Sergiy Antonyuk an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau angefertigt worden ist.
In der medizinischen Anwendung werden für orale Verabreichungsformen vielfach mikroskalige, sphärische Wirkstoff-Pellets eingesetzt, an deren Herstellung somit höchste Qualitätsanforderungen gestellt werden. Dr.-Ing. Dominik Weis hat sich in seiner Dissertation intensiv mit dem Sphäronisationsprozess zur Herstellung solcher Mikrokugeln befasst, in dem Teilprozesse zum einen parallel ablaufen und zum anderen von der Partikeldynamik bestimmt werden, so dass sich ein hochkomplexes System ergibt.
Sowohl durch tiefgehende numerische Betrachtungen als auch durch experimentelle Validierungen gelang Dr.-Ing. Dominik Weis die Entwicklung und Validierung eines multiskaligen Simulationsansatzes, der auf der Kopplung der Diskreten Elemente Methode (DEM) und einem neuen Modellansatz zur Partikelformentwicklung (PFE) aufgrund der Partikelstöße im Sphäronisator basiert. Seine Arbeit trägt damit entscheidend zum Verständnis und zur Optimierung dieser Technologie bei.

v.l.n.r.: Dr.-Ing. Heike Mühlenweg (Vorsitzende Kuratorium der Möller-Stiftung, Evonik Operations GmbH), Prof. Dr.-Ing Hermann Nirschl (Doktorvater, Karlsruher Institut für Technologie), Dr.-Ing. Frank Rhein (Preisträger), Dr.-Ing. Dominik Weis (Preisträger), Prof. Dr.-Ing. Sergiy Antonyuk (Doktorvater, Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau), Maike Toivonen (Vorstandsvorsitzende Möller-Stiftung)
Foto: Stefanie Weis

Die Möller Stiftung für Wissenschaft und Forschung verleiht alljährlich für eine herausragende Dissertation auf dem Gebiet der Feststoffverfahrenstechnik den mit 5.000 € dotierten Johannes Möller Preis.

Der Johannes Möller Preis 2022 wurde im Rahmen des Jahrestreffens der ProcessNet-Fachgruppe „Agglomerations- und Schüttguttechnik“ verliehen, das gemeinsam mit den Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen „Computational Fluid Dynamics“ und „Mischvorgänge“ im März in Leipzig im Hyperion Hotel stattgefunden hat.

Die diesjährige Preisträgerin

Frau Dr.-Ing. Sabrina Zellmer

erhielt die die Auszeichnung für ihre Promotionsarbeit mit dem Thema „Kleinmolekül-Stabilisierung und Sprühtrocknung von Metalloxid-Nanopartikeln“, welche sie an der Technischen Universität Braunschweig unter Leitung von Prof. Dr. Georg Garnweitner angefertigt hat.

Es wurde der Aufbau definierter partikulärer Strukturen aus Metalloxid-Nanopartikeln untersucht, welche für viele Anwendungen von hoher Relevanz sind – etwa als definierte Wirkstoffträger in der Pharmazie oder in der Katalyse – und gegenüber Einzelpartikeln eine wesentlich bessere Handhabbarkeit besitzen.

Zunächst wurde eine Stabilisierung der Nanopartikel gegen Agglomeration erreicht, indem das Konzept der sogenannten Kleinmolekül-Stabilisierung umfassend zu Anwendung kam. Im nächsten Schritt wurden aus den erhaltenen Nanopartikelsuspensionen mittels Sprühtrocknung hoch definierte Aggregate in Gestalt von Mikropartikeln hergestellt, welche hohe mechanische Stabilität besitzen. Es konnte gezeigt werden, dass die Aggregate durch Kombination von Nanopartikeln unterschiedlicher Primärpartikelgröße in ihren Eigenschaften breit variiert werden können. Beispielsweise konnte unter Verwendung von entfernbaren Templat-Nanopartikeln ihre Porosität fast beliebig eingestellt werden, sodass die Aggregate für eine bestimmte Anwendung maßgeschneidert werden können.

v.l.n.r.: Maike Toivonen (Vorstandsvorsitzende Möller-Stiftung), Prof. Dr. Georg Garnweitner (Doktorvater, TU Braunschweig – iPAT), Dr.-Ing. Sabrina Zellmer (Preisträgerin), Dr.-Ing. Hermann Möller (Stifter)
Foto: Jan Henrik Finke

v.l.n.r.:Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Stefan Heinrich (Vorsitzender Kuratorium, TUHH), Dr.-Ing. Sabrina Zellmer (Preisträgerin), Dr. Heike Mühlenweg (Kuratorium, Evonik Operations GmbH)
Foto: Jan Henrik Finke

Der Johannes Möller Preis 2021 wurde aufgrund der COVID19-Reisebeschränkungen im Rahmen des im März 2021 online durchgeführten Jahrestreffens der ProcessNet-Fachgruppe „Agglomerations- und Schüttguttechnik“ verliehen.

Dies fand gemeinsam als offizielle Preisverleihung mit der letztjährigen Preisträgerin
Frau Dr.-Ing. Swantje Pietsch statt, da im letzten Jahr die Tagung und damit die Preisübergabe ersatzlos abgesagt wurde.

Der diesjährige Preisträger

Herr Dr.-Ing. Sebastian Melzig

erhielt die Auszeichnung für seine Promotionsarbeit mit dem Thema „Fällung und Trocknung von Wirkstoffnanopartikeln im Labor- und Mikromaßstab“, welche er an der Technischen Universität Braunschweig unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Arno Kwade angefertigt hat.

Im Rahmen seiner pharmaverfahrenstechnischen Forschung wurde eine durchgehende Prozesskette entwickelt und untersucht, mit der schwer wasserlösliche Wirkstoffe zunächst in eine Partikelform, die eine hohe Bioverfügbarkeit im Körper gewährleisten, gebracht und anschließend zu wirksamen und insbesondere auch individualisierten Arzneimitteln weiterverarbeitet werden können. Die Freisetzungsprofile der Arzneimittel können hierbei durch die Formulierung gezielt gesteuert werden.

Ausgehend von einer Fällung schwer wasserlöslicher Wirkstoffe und deren Prozessintegration in ein Hochdruck-Mikrosystem wurden die so hergestellten Wirkstoffnanopartikel anschließend sowohl mit wasserlöslichen als auch dispersen Matrixmaterialien über eine Sprühtrocknung in eine langzeitstabile, feste Form überführt und schließlich zu Tabletten gepresst bzw. zu Kapseln verarbeitet. Hierbei wurden die einzelnen Prozesse tiefgehend systematisch untersucht, ganz neue Verfahren sowie Formulierungs- und Prozessstrategien entwickelt und zahlreiche Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermittelt.

Dr.-Ing. Sebastian Melzig (links) | Prof. Dr.-Ing. Arno Kwade (rechts) | Fotos: iPAT (Institut für Partikeltechnik, TUBraunschweig)

Dr.-Ing. Swantje Pietsch (links) | Prof. Dr.-Ing. Stefan Heinrich (rechts) | Fotos: SPE (Institut für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnologie, TUHH)

Der Johannes Möller Preis 2020 sollte im Rahmen des Jahrestreffens der ProcessNet-Fachgruppe „Agglomerations- und Schüttguttechnik“ im März in Leipzig verliehen werden. Aufgrund der Reisebeschränkungen wegen des Corona-Virus kam alles anders. Die Tagung wurde für dieses Jahr ersatzlos abgesagt, und so musste auch die offizielle Verleihung an die diesjährige Preisträgerin

Frau Dr.-Ing. Swantje Pietsch

entfallen, die aber für die nächste Tagung dieser Fachgruppe im März 2021 in Leipzig geplant ist.

Frau Dr. Pietsch erhielt die Auszeichnung für ihre Promotionsarbeit mit dem Thema „Fluidization behavior and liquid injection in three-dimensional prismatic spouted beds“, welche sie an der Technischen Universität Hamburg am Institut für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnologie unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Stefan Heinrich angefertigt hat.

Für den sicheren Betrieb von Wirbelschicht- und Strahlschichtanlagen zur Granulation, Agglomeration aber auch zur Partikelbeschichtung und -trocknung bedarf es der Kenntnisse des optimalen partikel- und fluiddynamischen Betriebsverhaltens. Im Rahmen der Arbeit wurden für Strahlschichtanlagen für den diskontinuierlichen und kontinuierlichen Betrieb numerische Simulationsmethoden auf Basis von DEM-CFD-Modellierungen erarbeitet, mit denen es möglich ist, derartige Anlagen viel besser, schneller und sicherer auszulegen.

Insbesondere wurden Wachstumsprozesse bei der Partikelbeschichtung berechnet und mit innovativen Messergebnissen im Experiment verglichen. Für die industriell sehr wichtige kontinuierliche Betriebsweise wurde eine neue Analysemethode zur Bestimmung des Verweilzeitverhaltens der Partikel etabliert. Dies verkürzt die Entwicklungszeiten derartiger Anlagen und verringert zudem wesentlich den Energie- und Materialaufwand durch verbesserte Prozessführung unter Ausnutzung der Transportprozesse.

Der Johannes Möller Preis 2019 wurde im Rahmen des Jahrestreffens der ProcessNet-Fachgruppe „Mechanische Flüssigkeitsabtrennung“ in Bamberg verliehen.

Der diesjährige Preisträger

Herr Dr.-Ing. Marco Roland Gleiß

erhielt die Auszeichnung für seine Promotionsarbeit mit dem Thema „Dynamische Simulation der mechanischen Flüssigkeitsabtrennung in Vollmantelzentrifugen“, welche er am Karlsruher Institut für Technologie unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Hermann Nirschl angefertigt hat.

Für das An- und Abfahren als auch für die Beschreibung der Änderung des Lastzustandes der Mechanischen Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten in Vollmantelzentrifugen wurde auf Basis eines Bilanzraummodells ein Softwaretool für die dynamische Simulation der trenntechnischen Vorgänge entwickelt und mit experimentellen Daten validiert. Infolge der rechnergestützten Auslegung des Separationsvorganges in Echtzeit ist es möglich, die optimalen Prozessbedingungen schon vor dem Betrieb der Anlage festzulegen und somit langwierige Anfahrvorgänge und Analyseschritte während des Betriebs zu minimieren, als auch während des Betriebes direkt Prozessanpassungen durchzuführen. Dies erlaubt eine deutliche Reduzierung von Fehlchargen und somit von Produktionsausfällen.

v.l.n.r. Prof. Dr.-Ing. habil. Karl-Ernst Wirth (Vorsitzender des Kuratoriums der Möller- Stiftung, Universität Erlangen-Nürnberg); Maike Toivonen (Vorstandsvorsitzende der Möller-Stiftung), Dr.-Ing. Marco Roland Gleiß (Preisträger, Karlsruher Institut für Technologie); Dr.-Ing. Hermann Möller (Stifter der Möller-Stiftung); Prof. Dr.-Ing. habil. Hermann Nirschl (Karlsruher Institut für Technologie); Prof. Dr.-Ing. Urs Peuker (Vorsitzender der Fachgruppe Mechanische Flüssigkeitsabtrennung, TU Bergakademie Freiberg), Foto: Chereén Semrau (Processnet)

v.l.n.r. Maike Toivonen (Vorstandsvorsitzende der Möller-Stiftung), Dr.-Ing. Marco Roland Gleiß (Preisträger, Karlsruher Institut für Technologie); Dr.-Ing. Hermann Möller (Stifter der Möller Stiftung); Foto: Chereén Semrau (Processnet)