Talentschmiede: Unsere Nachwuchsgruppen
Die Talentschmiede ist ein integraler Bestandteil der Forschungs- und Transferstrategie des CTC und steht im Einklang mit der übergeordneten Mission, ein Ökosystem für Innovation und Exzellenz in der chemischen Forschung und den zugrunde liegenden Technologien zu fördern. Mit letztlich bis zu 40 unabhängigen Forschungsgruppen fungiert die Talentschmiede als dynamischer Knotenpunkt für die Förderung neuartiger und ambitionierter Ideen sowie kreativer Forschung in den Themenbereichen des CTC.
Die Talentschmiede ist einer der Eckpfeiler der Vision des CTC, denn dort stehen die Förderung von Nachwuchstalenten und die Kultivierung bahnbrechender Forschung im Vordergrund, um wissenschaftliche Entdeckungen und transformative Veränderungen in der chemischen Industrie voranzutreiben. Das CTC unterstützt die Forschung über das gesamte Spektrum von der Grundlagenforschung bis hin zu angewandter Innovation und Technologietransfer und sorgt dafür, dass neuartige Ideen zu wirkungsvollen Lösungen für Gesellschaft und Wirtschaft heranreifen können.
Computergestützte Bioraffinerien
Warum Biomasse?
Chemie prägt fast jedes Produkt unseres Alltags. Dennoch stammen 90 % der Rohstoffe für die heutige chemische Industrie noch aus fossilen Quellen. Biomasse – wie Mikroalgen oder Lignocellulose aus Holz – bietet eine erneuerbare Alternative. In einer Kreislaufwirtschaft übernehmen Bioraffinerien eine Schlüsselrolle: Sie zerlegen Biomasse in ihre Hauptbestandteile – Lignin, Cellulose, Hemicellulose, Lipide und Proteine. Diese dienen als biobasierte Vorstufen für Materialien, Lösungsmittel, Schmierstoffe, Additive und Plattformchemikalien. Um das Potenzial der Biomasse vollständig auszuschöpfen, müssen wir ressourceneffiziente Fraktionierungsprozesse mit hohen Ausbeuten entwickeln.
Forschungsziele und Schwerpunkte
- Computergestütztes Design biobasierter Moleküle und Bioraffinerieprozesse
- Modellbasierte Vorhersage von Molekül- und Gemischeigenschaften
- Screening und Design von Lösungsmitteln, Auswahl geeigneter Katalysatoren
- Modellbasierte Optimierung der Biomassefraktionierung
Mit computergestützten Bioraffinerien schaffen wir die Grundlage für eine biobasierte Kreislaufwirtschaft – nachhaltig vom Bioraffinerieprozess bis zum Endprodukt.
Mehr als Ersatz – Chemikalien zirkulär denken
Der bloße Ersatz fossiler Rohstoffe durch erneuerbare reicht nicht aus. Zukünftige Chemikalien müssen von Anfang an zirkulär gedacht sein: biologisch abbaubar, leicht recycelbar, kompatibel mit geschlossenen Materialkreisläufen und gleichzeitig in der Lage, strenge industrielle Leistungsanforderungen zu erfüllen.
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Dr. Laura König-Mattern und Tim Tegtmeier © Dr. Laura Lintis
“Unsere Arbeit wird von einem Ziel angetrieben: Moleküle zu entwerfen, die eine chemische Industrie ermöglichen, die die Grenzen unseres Planeten respektiert – nachhaltig vom Bioraffinerieprozess bis hin zum Endprodukt.“ – Dr. Laura König-Mattern
Unser Ansatz: Computational Biorefining
Unsere Forschung treibt diese Vision voran. Wir verbinden Molekül- und Prozessdesign mit moderner Modellierung:
- Vorhersage von Löslichkeiten, Phasengleichgewichten und Verteilungskoeffizienten
- Entwicklung neuer Extraktionsstrategien für Bioraffinerien
- Modellbasierte Prozessoptimierung
- Auswahl geeigneter Lösungsmittel und Katalysatoren
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Fokus auf computergestütztes Molekül- und Prozessdesign, um durch Bottom-up-Entdeckung und Top-down-Design neuartige biobasierte Chemikalien zu entwickeln. © Laura König-Mattern
Nach der Extraktion sollen die biobasierten Vorstufen in zirkuläre Chemikalien umgewandelt werden. Dafür entwickeln wir computergestützte Werkzeuge für das Moleküldesign – Moleküle, die industriell funktional und gleichzeitig zirkulär sind. Aktuell liegt unser Fokus auf lignocellulosebasierten Tensiden. Zukünftig erweitern wir diese Ansätze auf andere Anwendungsbereiche, wie Lösungsmittel, Additive, Schmierstoffe und Polymere.
Unsere Forschungsgruppenleitung
Kontakt und weitere Infos
Lehrtätigkeit
- Wintersemester 2015–2019: Simulationstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
- Sommersemester 2020–2023: Systemverfahrenstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
- Wintersemester 2025/26: Sustainable Systems in Chemistry, Universität Leipzig
Aktuelles
- Tagesspiegel-Artikel "100 klügste Köpfe der Wissenschaft": Neue Ideen für die Kreislaufwirtschaft: Diese Wissenschaftler führen die Industrie auf neue Wege
- Pressemitteilung Deutscher Studienpreis: Laura König-Mattern gewinnt 2. Platz beim Deutschen Studienpreis
Ausgewählte Publikationen
- L. König-Mattern, L. Rihko-Struckmann, and K. Sundmacher, “Systematic solvent selection enables the fractionation of wet microalgal biomass,” Separation and PurificationTechnology, vol. 354, p. 129 462, 2025, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.129462
- L. König-Mattern, E. I. Sanchez Medina, A. O. Komarova, S. Linke, L. Rihko-Struckmann, J. Luterbacher, and K. Sundmacher, “Machine learning-supported solvent design for lignin-first biorefineries and lignin upgrading,” Chemical Engineering Journal, vol. 495, p. 153 524, 2024, https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.153524
- L. König-Mattern, A. O. Komarova, A. Ghosh, S. Linke, L. K. Rihko- Struckmann, J. Luterbacher, and K. Sundmacher, “High-throughput computational solvent screening for lignocellulosic biomass processing,” Chemical Engineering Journal, vol. 452, p. 139 476, 2023, https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139476
- J. Kopton, L. K. Rihko-Struckmann, L. König-Mattern, and K. Sundmacher, “Superstructure optimization of a microalgal biorefinery design with life cycle assessment‐based and economic objectives,” Biofuels, Bioproducts and Biorefining, vol. 17, no. 6, pp. 1515–1527, 2023.
- L. König-Mattern, S. Linke, L. Rihko-Struckmann, and K. Sundmacher, “Computer-aided solvent screening for the fractionation of wet microalgae biomass ,” Green Chemistry, 10.1039.D1GC03471E, 2021.
