Moritz Herfet absolvierte ein duales Studium (Studium + Ausbildung) in Kooperation mit dem Unternehmen Momentive Performance Materials GmbH in Leverkusen. Anfang 2017 schloss Herr Herfet erfolgreich die Ausbildung zum Industriemechaniker ab. Er studierte parallel Verfahrenstechnik (B. Eng.) an der Hochschule Niederrhein und beendete das Studium 2018 mit seiner Bachelorarbeit. Die Bachelorarbeit absolvierte er bei dem Unternehmen „Momentive Performance Materials GmbH“ und fertigte diese zum Thema „Untersuchung der Produkteigenschaften eines Silikonharzlacks während des Reifeprozesses“ an. Im Sommer 2018 wechselte er nach Karlsruhe ans Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und studierte Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik im Master (M. Sc.). Die Masterarbeit fertigte Herr Herfet am Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT) an. In seiner Masterarbeit ging es um die „Entwicklung und Bewertung eines Herstellungsverfahrens zur Erzeugung von aromatenfreien, hoch-oktanigen Ottokraftstoffen unter Berücksichtigung der Effizienz und Emissionen“. Seit August 2021 arbeitet er als Doktorand im Bereich „Prozessentwicklung der direkten Synthese von Dimethylether (DME)“ am Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT).

Thema Promotionsvorhaben

Das vorliegende Promotionsthema „Prozessentwicklung der direkten Synthese von Dimethylether (DME)“ kann dem Themengebiet der Kreislaufwirtschaft (Circular Economy) zugeordnet werden, da die Arbeit auf die Nutzung des in der Umwelt befindlichen Kohlendioxids (CO₂) abzielt, um den Stoffkreislauf zu schließen und somit die Emissionen zu reduzieren. 

Die Promotionsarbeit beschäftigt sich mit der Nutzung von CO₂ für die Umwandlung zu Wert- und Syntheseprodukten, wie z.B. Methanol und Dimethylether. In unserer IKFT-Forschungsgruppe wird in Bezug auf die Katalyse sowie deren Prozesse mithilfe der Nutzung von CO₂ geforscht. Dabei geht es um die Umwandlung von Synthesegas, welches u.a. Kohlendioxid enthält, zu Wertprodukten sowie der dazugehörigen Optimierung der zugrundeliegenden Prozessschritte. In den zurückliegenden Jahren wurden in diesem Forschungsbereich wesentliche Fortschritte in der Katalysatorentwicklung und der Modellierung sowie Simulation der Prozesse erzielt. Der am IKFT entwickelte Versuchsstand ermöglicht eine parallele Testung mit Nutzung von bis zu sechs Festbett-Reaktoren. Somit werden experimentelle Daten in hoher Anzahl und einer hohen Genauigkeit produziert, welche sich besonders gut für die Vergleichbarkeit verschiedener Katalysatorsysteme sowie Prozessbedingungen eignen. 

In Bezug auf die einstufige DME-Synthese sollen für eine Scale-Up Prozesseinheit optimierte Prozessbedingungen gefunden und validiert werden. Diese experimentellen Untersuchungen zur Optimierung sollen zunächst an der 6-fach Parallelreaktoranlage durchgeführt werden. Die Optimierungsversuche gliedern sich in verschiedene Bereiche. Als Katalysatoren kommen selbstentwickelte sowie kommerzielle Katalysatoren zum Einsatz. Zunächst wird die Konfiguration des Katalysatorbettes untersucht. Dazu gehört die Auswahl der verschiedenen Katalysatorsysteme sowie deren Mischungsparameter. Im nächsten Schritt können die Prozessparameter, wie z.B. Feedgas-Zusammensetzung, Verweilzeit im Reaktor, Reaktionstemperaturen und Reaktionsdruck untersucht und optimiert werden. Mithilfe dieser Daten und den Erkenntnissen aus den Optimierungsversuchen soll ein Katalysatorsystem sowie Prozessbedingungen ermittelt werden, um weitere Untersuchungen an verschiedenen Anlagen durchzuführen.

Publications

Presentations

• M. Herfet, K. Herrera Delgado, S. Pitter and J. Sauer, Fine tuning of Cu/ZnO/ZrO2 catalysts for methanol and dimethyl ether synthesis, 14th European Congress of Chemical Engineering and 7th European Congress of Applied Biotechnology (ECCE 14 & ECAB 7), Berlin, DE, September 2023
• M. Herfet, B. Lacerda de Oliveira Campos, K. Herrera Delgado, D. Guse, M. Kind, I. Dessel, L. Warmuth, S. Wild, T. Zevaco, S. Pitter and J. Sauer, Experimental and Simulation Studies of Methanol and DME Synthesis from CO2-rich Syngas on Cu/ZnO/ZrO2 Catalysts, DGMK/ÖGEW/SCI-Conference ‘The Role of Catalysis for the Energy-Transition’, Ludwigshafen, DE, Oktober 2022

Conference Proceedings

• M. Herfet, B. Lacerda de Oliveira Campos, K. Herrera Delgado, D. Guse, M. Kind, I. Dessel, L. Warmuth, S. Wild, T. Zevaco, S. Pitter and J. Sauer, Experimental and Simulation Studies of Methanol and DME Synthesis from CO2-rich Syngas on Cu/ZnO/ZrO2 Catalysts, DGMK/ÖGEW/SCI-Conference ‘The Role of Catalysis for the Energy-Transition’, DGMK-Tagungsbericht 2022-3, ISBN 978-3-947716-45-6

Poster contributions

• M. Herfet, K. Herrera Delgado, S. Pitter and J. Sauer, Investigation of methanol catalysts in the process development of the direct dimethly ether (DME) synthesis, 55. Jahrestreffen Deutscher Katalytiker, Weimar, DE, März 2022