Forschung

Zwei visionäre Moonshots geben Forschungsrichtung vor

Die Forschung am CTC richtet sich an zwei sogenannten Moonshots aus, die die Art, wie chemisch geforscht wird, sowie die eingesetzten Rohstoffe und entwickelten Materialien nachhaltig verändern werden: das autonome Labor und das vollständig recycelbare Auto.

Ausgewählte Publikationen

• M. B. Plutschack, P. H. Seeberger, Green Chem. 2024, 26, 13, 7443–7455, https://doi.org/10.1039/D4GC90024C
• R. Schoemaker, C. Sun, D. Chiarugi, T. Tyrikos-Ergas, P. H. Seeberger, ACS Cent. Sci. 2025, 11, 7, 1052–1061, https://doi.org/10.1021/acscentsci.5c00589

Fünf komplementäre Themenfelder strukturieren die Forschung

Die Chemie ist ein breit gefächertes und vernetztes Fachgebiet, das mit zahlreichen Herausforderungen konfrontiert ist. Das CTC hat daher fünf zentrale und miteinander verbundene Themenfelder identifiziert, die sich mit diesen Veränderungen befassen.  Diese Themenfelder bilden ein Ökosystem, deren Fortschritte sich gegenseitig voranbringen werden. Die engen Verbindungen zwischen digitalen und experimentellen Bereichen sowie zwischen Materialien und Metriken sind dabei entscheidend. Sie ermöglichen die gemeinsame Entwicklung nachhaltiger chemischer Innovationen.

Automatisierung und Standardisierung: Eine zunehmende Automatisierung sowie die Überarbeitung experimenteller Ansätze steigern die Effizienz, Reproduzierbarkeit und  Datenqualität und erhöhen die Menge der gewonnenen Informationen. Digitale Tools spielen dabei eine wichtige Rolle, da sie eine automatisierte, konsistente und reproduzierbare Datenerfassung ermöglichen. Zu den erfassten Informationen gehören u.a. Reaktionsbedingungen, Stoffnamen und -mengen, Geräteeinstellungen, Echtzeitanalysen und Zeitangaben.

Datengesteuerte Chemie: Durch die Integration digitaler Tools und Automatisierung werden Arbeitsabläufe optimiert und der Entdeckungsprozess beschleunigt. Der Einsatz von Datenwissenschaft und computergestützten Methoden – darunter künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen – verbessert die Datenanalyse, optimiert die Vorhersagemodellierung und ermöglicht automatisierte Feedbackschleifen. Dadurch können in der Forschung schnellere und bessere Entscheidungen getroffen werden.

Erneuerbare Rohstoffe: Der Ersatz von Rohstoffen auf Erdölbasis durch nachhaltige Alternativen ist für die langfristige Versorgungssicherheit mit Materialien von entscheidender Bedeutung.  Die Forschung am CTC zielt darauf ab, land- und forstwirtschaftliche Abfälle in hochwertige Chemikalien umzuwandeln. Dadurch werden biologisch abbaubare und kreislauffähige Materialien gefördert und die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen verringert.

Recycling: Chemische Substanzen können zwar theoretisch unbegrenzt recycelt werden, es gibt jedoch technische und wirtschaftliche Herausforderungen. Das CTC entwickelt deshalb neue Chemikalien, Verfahren, Katalysatoren, Polymere und Verbundwerkstoffe, um die Entwicklung vollständig recycelbarer Produkte zu unterstützen. Das Ziel besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Produktwert und Recyclingkosten zu erreichen, um die Kreislaufwirtschaft praktikabel und skalierbar zu gestalten.

Gesellschaftliche, ökologische und ökonomische Metriken: Dieser Themenbereich bietet einen Rahmen für die kritische Bewertung der allgemeinen Auswirkungen neuer Technologien auf unsere Gesellschaft und Umwelt. Untersucht wird, wie Innovationen die Lebensqualität verbessern, Verbraucherbedürfnisse erfüllen und zur ökologischen Nachhaltigkeit beitragen. Mithilfe der Bewertung der Nachhaltigkeit von Prozessen, Chemikalien und Produkten, der Analyse ihres Marktpotenzials und ihrer technischen Machbarkeit sowie der Untersuchung ihres Potenzials, bestehende Systeme zu verändern, kann das CTC fundierte Entscheidungen treffen. Dabei werden die gesamtheitlichen Beziehungen zwischen den verschiedenen Faktoren berücksichtigt, um eine umfassende und interdisziplinäre Perspektive zu gewinnen.

Unsere Pilot-Forschungsprojekte

• Prädiktive Datenbank zur Lösemittelextraktion Seltener Erden
• Computer-gestütztes Design Lignocellulosebasierter Tenside
• Datenbankentwicklung von Lignin-abgeleiteten Verbindungen
• Allgemeine Orchestrierungssoftware für die Automatisierung von Laborprozessen
• Entwicklung eines Moduls für das Chemotion Electronic Lab Notebook zur Polymer- und Materialforschung
• Entwicklung eines Vorhersagemodells für Lebenszyklusbewertungen unter Verwendung von maschinellem Lernen als Voraussetzung für digitale Chemie-Pässe
• Recycelbare hochfeste Faserverbundwerkstoffe

Ein dynamisches Forschungsteam internationaler Experten

Bringen Sie Ihre Ideen ein, um Lösungen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft voranzutreiben. Kontaktieren Sie Forschungskoordinator Dr. Theodore Tyrikos-Ergas unter theodore.tyrikos-ergas(@)mpikg.mpg.de, um gemeinsam die Transformation der Chemie voranzutreiben!

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