Fünf komplementäre Themenfelder strukturieren die Forschung

Die Chemie ist ein breit gefächertes und vernetztes Fachgebiet, das vor großen Herausforderungen steht. Das CTC hat deshalb fünf zentrale und eng miteinander verbundene Themenfelder definiert, die diese Veränderungen adressieren. Gemeinsam bilden sie ein Forschungsökosystem, in dem Fortschritte sich gegenseitig verstärken.

Die Verbindung von digitalen und experimentellen Ansätzen sowie von Materialien und Metriken ist entscheidend, um nachhaltige chemische Innovationen zu entwickeln. Das verbindende Element aller Themenfelder sind die gesellschaftlichen, ökologischen und ökonomischen (societal, environmental, economic = SEE) Metriken.

Sie schaffen den Rahmen für die Bewertung und Einordnung von Fortschritten. Jede Entwicklung – ob in Automatisierung, datengesteuerter Chemie, Nutzung erneuerbarer Rohstoffe oder Recycling – wird durch SEE-Metriken kritisch geprüft: Welche ökologischen Vorteile entstehen, welche ökonomischen Chancen eröffnen sich, und wie beeinflussen Innovationen die Gesellschaft

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.

Aktuelle Pilotprojekte:

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.

Aktuelle Pilotprojekte:

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.

Aktuelle Pilotprojekte:

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.

Aktuelle Pilotprojekte:

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.

Aktuelle Pilotprojekte: