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<p><b>Neue Seite</b></p><div>Ein '''Membranreaktor''' ist eine Anlage zur Durchführung einer chemischen oder biochemischen Reaktion, die eine membranbasierte Trennstufe als integralen Bestandteil beinhaltet. Es gibt jedoch auch Ausführungen, bei denen sich die [[Membrantechnik|Membran]] außerhalb des chemischen Reaktors befindet.<br />
Die Verwendung von Membranreaktoren führt teilweise zur Verbesserung der [[Stöchiometrie#Selektivität|Selektivität]] einer Reaktion und durch die kontinuierliche [[Produkt (Chemie)|Produktabnahme]] zur Ausbeuteerhöhung bei [[Chemisches Gleichgewicht|gleichgewichtslimitierten]] Reaktionen.<br />
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Die Ausbeuteerhöhung der Reaktion beruht auf der Änderung der [[Stoffmengenkonzentration|Konzentration]] eines Stoffes durch die kontinuierliche Entfernung bzw. Zuführung aus bzw. in den Reaktionsraum. Dies geschieht selektiv für den betreffenden Stoff durch eine für diesen Stoff durchlässige Membran.<br />
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Die Membran in solchen Reaktoren kann z.&nbsp;B. aus [[Poröses Glas|porösem Glas]] oder aus geeigneten Polymerschichten bestehen.<br />
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== Anwendungen ==<br />
Membranreaktoren können zur Selektivitätssteigerung bei der Selektivoxidation von [[Kohlenwasserstoffe]]n verwendet werden. Dabei wird entlang des Katalysatorbetts Sauerstoff zugegeben, so dass durch dessen niedrige örtliche Konzentration die unerwünschte Totaloxidation verhindert, bzw. zurückgedrängt wird. Auch für Dehydrierungsreaktionen von Kohlenwasserstoffen (Bsp. [[Propan]] zu [[Propen]]) kann die Membranreaktortechnologie verwendet werden. Dabei kommen [[Palladium]]/[[Silber]]-Kompositmembranen für die Reaktion und zur Wasserstoffabtrennung zum Einsatz.<br />
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Auch die [[Immobilisierung (Biotechnologie)|Immobilisierung]] von Enzymen an einer porösen Membran kann als Membranreaktorsystem (Enzymmembranreaktor, [[EMR]]) betrachtet werden. Solche Systeme werden in der Biotechnologie verwendet und erleichtern die Abtrennung der Produkte aus dem Reaktionsgemisch (Katalysator, Edukte). Es gibt mehrere technische Verfahren, bei denen Enzymmembranreaktoren<ref name="Leuchtenberger">Wolfgang Leuchtenberger und Ulf Plöcker: ''Herstellung von Aminosäuren mit biotechnologischen Methoden'', Chemie-Ingenieur-Technik ''60'' (1988) 16–23.</ref> in der industriellen Produktion eingesetzt werden, z. B. in der kinetischen [[Racematspaltung]] ([[enantioselektiv]]e [[Hydrolyse]]) von <small>DL</small>-''N''-Acetylaminosäuren. Dabei entsteht in einem kontinuierlichen Prozess unter Einwirkung eines geeigneten [[Enzym]]s (<small>L</small>-''Acylase'') ein Gemisch aus der <small>L</small>-[[Aminosäure]], [[Essigsäure]] und <small>D</small>-''N''-Acetylaminosäure, das durch fraktionierende Kristallisation oder Ionenaustauschchromatographie getrennt werden kann. Wegen der vergleichsweise hohen [[molare Masse|molaren Masse]] bleibt das Enzym an der Membran, die wie ein molekularer Filter wirkt, ''hängen'', während die Aminosäure, die ''N''-Acetylaminosäure und die Essigsäure passieren können. Teilweise werden auch molekülvergrößerte Enzymderivate, statt reiner Enzyme, in Enzymmembranreaktoren eingesetzt. Auch [[Amidase]]n, [[Hydantoinase]]n, [[Racemase]]n werden schon länger in Membranreaktoren mit Erfolg eingesetzt.<ref name="Bommarius">A. S. Bommarius, K. Drauz, U. Groeger, C. Wandrey: ''Membrane Bioreactors for the Production of Enantiomerically Pure α-Amino Acids'', in A. N. Collins, G. N. Sheldrake, J. Crosby (Herausgeber): ''Chirality in Industry'', Wiley (1992), S. 371–397, ISBN 0-471-93595-6.</ref><ref name="Rios2003JMemSci">G. M. Rios, M. P. Belleville, D. Paolucci, J. Sanchez, Journal of Membrane Science, ''242'' (2004) 189.</ref><br />
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In den Enzymmembranreaktoren lassen sich auch Coenzym-abhängige biochemische Umwandlungen realisieren. Solche Verfahren erlauben z. B. die enantioselektive kontinuierliche Umwandlung von α-[[Ketocarbonsäure]]n in enantiomerenreine α-Aminosäuren und werden in technischen Pilotanlagen eingesetzt.<ref name="Bückmann">A. Bückmann, M.-R. Kula, R. Wichmann und [[Christian Wandrey|C. Wandrey]], Journal of Applied Biochemistry ''3'' (1981) 301.</ref><br />
Auch [[Hydrogenase]]n wurden erfolgreich eingesetzt.<ref name="Greiner2003AdvSynthCatal">L. Greiner, D. H. Müller, E. C. D. van den Ban, J. Wöltinger, C. Wandrey, A. Liese, Advanced Synthesis & Catalysis ''342'' (2003) 679.</ref><br />
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Analog zu Enzymen, deren katalytische Aktivität mit der makromolekularen Struktur eng verknüpft ist, lassen sich auch chemische Katalysatoren so modifizieren, dass sie durch Membranen zurückgehalten werden. Dieses Konzept wird auch als ''Chemzym'' bezeichnet.<ref name="Woltinger2001ApplCatA">J. Wöltinger, K.-H. Drauz, A.S. Bommarius, Applied Catalysis A: General ''221'' (2001) 171.</ref><br />
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Eine weitere Anwendung mit zunehmender Bedeutung ist die Abwasserreinigung mit [[Membranbelebungsreaktor]]en (MBR).<br />
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== Literatur ==<br />
* {{Literatur | Autor=T. Melin, R. Rautenbach | Titel=Membranverfahren – Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung | Verlag=VDI Buch | Jahr=2007 | ISBN=978-3-540-34327-1 }}<br />
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== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
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[[Kategorie:Chemischer Reaktor]]<br />
[[Kategorie:Membrantechnik]]</div>imported>At40mha