• Interfaces in MPF (boundary layers, surfactants)
• Hydrodynamics & pressure drop in Film Flows
• Hydrodynamics & pressure drop in Gas-Liquid Pipe Flows
• Hydrodynamics & pressure drop in Bubbly Flows
• Mass Transfer in Film Flows
• Mass Transfer in Gas-Liquid Pipe Flows
• Mass Transfer in Bubbly Flows
• Reactive mass Transfer in Multiphase Flows
• Film Flow: Application Trickle Bed Reactors
• Pipe Flow: Application Turbular Reactors
• Bubbly Flow: Application Bubble Column Reactors

Brauer, H.: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen. Verlag Sauerländer, Aarau, Frankfurt (M), 1971.
Clift, R.; Grace, J.R.; Weber, M.E.: Bubbles, Drops and Particles, Academic Press, New York, 1978.
Fan, L.-S.; Tsuchiya, K.: Bubble Wake Dynamics in Liquids and Liquid-Solid Suspensions, Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering, Boston, USA, 1990.
Hewitt, G.F.; Delhaye, J.M.; Zuber, N. (Ed.): Multiphase Science and Technology. Hemisphere Publishing Corp, Vol. 1/1982 bis Vol. 6/1992.
Kolev, N.I.: Multiphase flow dynamics. Springer, Vol. 1 and 2, 2002.
Levy, S.: Two-Phase Flow in Complex Systems. Verlag John Wiley & Sons, Inc, 1999.
Crowe, C.T.: Multiphase Flows with Droplets and Particles. CRC Press, Boca Raton, Fla, 1998.

In this Problem-Based Learning unit the students have to design a multiphase reactor for a fast chemical reaction concerning optimal hydrodynamic conditions of the multiphase flow. 

The four students in each team have to:

• collect and discuss material properties and equations for design from the literature,
• calculate the optimal hydrodynamic design,
• check the plausibility of the results critically,
• write an exposé with the results.

This exposé will be used as basis for the discussion within the oral group examen of each team.

• Introduction - Transport Processes in Chemical Engineering
• Molecular Heat- and Mass Transfer: Applications of Fourier's and Fick's Law
• Convective Heat and Mass Transfer: Applications in Process Engineering
• Unsteady State Transport Processes: Cooling & Drying
• Transport at fluidic Interfaces: Two Film, Penetration, Surface Renewal
• Transport Laws & Balance Equations  with turbulence, sinks and sources
• Experimental Determination of Transport Coefficients
• Design and Scale Up of Reactors for Heat- and Mass Transfer
• Reactive Mass Transfer 
  
• Processes with Phase Changes – Evaporization and Condensation 
• Radiative Heat Transfer - Fundamentals
• Radiative Heat Transfer - Solar Energy
  

1. Baehr, Stephan: Heat and Mass Transfer, Wiley 2002.
2. Bird, Stewart, Lightfood: Transport Phenomena, Springer, 2000.
3. John H. Lienhard: A Heat Transfer Textbook,  Phlogiston Press, Cambridge Massachusetts, 2008.
4. Myers: Analytical Methods in Conduction Heat Transfer, McGraw-Hill, 1971.
5. Incropera, De Witt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, 2002.
6. Beek, Muttzall: Transport Phenomena, Wiley, 1983.
7. Crank: The Mathematics of Diffusion, Oxford, 1995. 
8. Madhusudana: Thermal Contact Conductance, Springer, 1996.
9. Treybal: Mass-Transfer-Operation, McGraw-Hill, 1987.

   
   
   

   
   

1. Prozessoptimierung

       1.1 Einleitung

         1.1.1 Anwendungsgebiete der Prozessoptimierung

         1.1.2 Formulierung eines Optimierungsproblems

         1.1.3 Strukturierte Vorgehensweise

         1.1.4 Klassen von Optimierungsproblemen

       1.2. Unbeschränkte Optimierungsprobleme

         1.2.1 Mathematische Formulierung

         1.2.2 Lösungsmethoden

       1.3. Lineare Optimierung

         1.3.1 Mathematische Formulierung

         1.3.2 Simplexverfahren von Dantzig

2. Prozessführung

      2.1 Einführung

      2.2 Typische Regelungen verfahrenstechnischer Apparate

      2.3 Regelungsstrukturen

      2.4 Plantwide control

3. Prozessmodellierung

      3.1 Typen von Prozessmodellen

      3.2 Typen von Modellgleichungen

      3.3 Anforderungen an Prozessmodelle

      3.4 Methoden der Modellentwicklung

      3.5 Typisches Beispiel für Modellentwicklung

4. Prozesssimulation

5. Anlagenplanung und -bau

      5.1 Einführung

      5.2 Ablauf industrieller Projektabwicklung

      5.3 Praktische Teilaspekte industrieller Projektabwicklung

      5.4 Netzplantechnik

Literatur (Planung und Bau von Produktionsanlagen): 

G. Barnecker, Planung und Bau verfahrenstechnischer Anlagen, Springer Verlag, 2001

F.P. Helmus, Anlagenplanung, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2003

E. Klapp, Apparate- und Anlagentechnik, Springer -Verlag,  Berlin, 1980

P. Rinza, Projektmanagement: Planung, Überwachung und Steuerung von technischen

und nichttechnischen Vorhaben, Düsseldorf,VDI-Verlag, 1994

K. Sattler, W. Kasper, Verfahrentechnische Anlagen, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2000

G.H. Vogel, Verfahrensentwicklung, Wiley-VCH, Weinheim, 2002

K.H. Weber, Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen, VDI Verlag, Düsseldorf, 1996

E. Wegener, Montagegerechte Anlagenplanung, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2003

• Introduction: overview, history of chromatography, LC (HPLC), GC, SFC
• Fundamentals of linear (analytical) chromatography, retention time/factor, separation factor, peak resolution, band broadening, Van-Deemter equation
• Fundamentals of nonlinear chromatography, discontinuous and continuous preparative chromatography (annular, true moving bed - TMB, simulated moving bed - SMB)
• Adsorption equilibrium: experimental determination of adsorption isotherms and modeling
• Equipment for chromatography, production and characterization of chromatographic adsorbents
  
• Method development, scale up methods, process design, modeling of chromatographic processes, economic aspects
• Applications: e.g. normal phase chromatography, reversed phase chromatography, hydrophobic interaction chromatography, chiral chromatography, bioaffinity chromatography, ion exchange chromatography

• Schmidt-Traub, H.: Preparative Chromatography of Fine Chemicals and Pharmaceutical Agents. Weinheim: Wiley-VCH (2005) - eBook
• Carta, G.: Protein chromatography: process development and scale-up. Weinheim: Wiley-VCH (2010)
• Guiochon, G.; Lin, B.: Modeling for Preparative Chromatography. Amsterdam: Elsevier (2003)
• Hagel, L.: Handbook of process chromatography: development, manufacturing, validation and economics. London ;Burlington, MA Academic (2008) - eBook

• Introduction: overview about the separation process in biotechnology and pharmacy
• Handling of multicomponent systems
• Adsorption of biologic molecules
• Crystallization of biologic molecules
• Reactive extraction
• Aqueous two-phase systems
• Micellar systems: micellar extraction and micellar chromatographie
• Electrophoresis
•  Choice of the separation process for the specific systems

• Basic knowledge of separation processes for biotechnological and pharmaceutical processes
• Identification of specific features and limitations in bio-related systems
• Proof of economical value of the process

"Handbook of Bioseparations", Ed. S. Ahuja

http://www.elsevier.com/books/handbook-of-bioseparations-2/ahuja/978-0-12-045540-9

"Bioseparations Engineering" M. R. Ladish

http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0471244767.html

1. Introduction: Impact and potential of enzyme-catalysed processes in biotechnology.

2. History of microbial and enzymatic biotransformations.

3. Chirality - definition & measurement

4. Basic biochemical reactions, structure and function of enzymes.

5. Biocatalytic retrosynthesis of asymmetric molecules

6. Enzyme kinetics: mechanisms, calculations, multisubstrate reactions.

7. Reactors for biotransformations.

• K. Faber: Biotransformations in Organic Chemistry, Springer, 5th Ed., 2004
• A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006
• R. B. Silverman: The Organic Chemistry of Enzyme-Catalysed Reactions, Academic Press, 2000
• K. Buchholz, V. Kasche, U. Bornscheuer: Biocatalysts and Enzyme Technology. VCH, 2005.
• R. D. Schmidt: Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering, Woley-VCH, 2003

1. Introduction

2. Production and Down Stream Processing of Biocatalysts

3. Analytics (offline/online)

4. Reaction Engineering & Process Control

• Definitions
• Reactors
• Membrane Processes
• Immobilization

5. Process Optimization

• Simplex / DOE / GA

6. Examples of Industrial Processes

• food / feed
• fine chemicals

7. Non-Aqueous Solvents as Reaction Media

• ionic liquids
• scCO2
• solvent free

•  A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006
•  H. Chmiel: Bioprozeßtechnik, Elsevier, 2005
•  K. Buchholz, V. Kasche, U. Bornscheuer: Biocatalysts and Enzyme Technology, VCH, 2005
•  R. D. Schmidt: Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering, Woley-VCH, 2003

1. Reale Reaktoren (Definition der Verweilzeitverteilungen und der Verweilzeitsummenfunktion, Messmethoden für Verweilzeitverteilungen, Kenntnis der Verweilzeitverteilungen idealer Reaktoren, Modellierung realer Reaktoren, Segregationsmodell, Zellenmodell, Dispersionsmodell, Ersatzschaltungen)

2. Heterogene Katalyse (Definition eines Katalysators, Funktionsprinzip eines Katalysators, Vulkankurve, Homogene Katalyse, Heterogene Katalyse und Biokatalyse, Definition von Physisorption und Chemisorption, Turn-Over Frequenz (TOF), Prinzip von Sabatier, Bronstedt-Evans-Polyani-Gleichung, Adsorptionsisothermen ein- und mehrkomponentiger Systeme, Kinetische Modelle Heterogen-Katalytischer Reaktionen, Langmuir-Hinshelwood, Eley-Rideal, Potenzansätze, Messmethoden für heterogen-katalytische Reaktionskinetiken, Mikrokinetische Modellierung, Charakterisierung von Katalysatoren)

3. Diffusionseffekte in der Heterogenen Katalyse (Diffusionsarten, Knudsen-Diffusion, Molekulare Diffusion, Oberflächendiffusion, Single-File Diffusion, Bezugssysteme, Stefan-Maxwell-Gleichungen, Ficksches Gesetz, Porenwirkungsgrades, Auswirkungen von Diffusionshemmung, Damköhler-Beziehung, Material- und Waerme-Bilanzen Heterogen-Katalytischer Reaktoren)

4. Labormessverfahren in der Heterogenen Katalyse (Temperatur, Druck, Konzentrationen, Massendurchflussmesser, Laborreaktoren, Statistische Versuchsplanung)

1. Vorlesungsfolien R. Horn

2. Skript zur Vorlesung F. Keil

3. M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken, Technische Chemie, Wiley-VCH

4. G. Emig, E. Klemm, Technische Chemie, Springer

5. A. Behr, D. W. Agar, J. Jörissen, Einführung in die Technische Chemie 

6. E. Müller-Erlwein, Chemische Reaktionstechnik 2012, 2. Auflage, Teubner Verlag

7. J. Hagen, Chemiereaktoren: Auslegung und Simulation, 2004, Wiley-VCH

8. H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall B

9. H. S. Fogler, Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

10. O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1998 

11. L. D. Schmidt, The Engineering of Chemical Reactions, Oxford Univ. Press, 2009

12. J. B. Butt, Reaction Kinetics and Reactor Design, 2000, Marcel Dekker

13. R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

14. M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill 15. G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010                                                        

16. A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology  An Integrated Textbook, WILEY-VCH

17. C. G. Hill, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley & Sons

1. Reale Reaktoren (Definition der Verweilzeitverteilungen und der Verweilzeitsummenfunktion, Messmethoden für Verweilzeitverteilungen, Kenntnis der Verweilzeitverteilungen idealer Reaktoren, Modellierung realer Reaktoren, Segregationsmodell, Zellenmodell, Dispersionsmodell, Ersatzschaltungen)

2. Heterogene Katalyse (Definition eines Katalysators, Funktionsprinzip eines Katalysators, Vulkankurve, Homogene Katalyse, Heterogene Katalyse und Biokatalyse, Definition von Physisorption und Chemisorption, Turn-Over Frequenz (TOF), Prinzip von Sabatier, Bronstedt-Evans-Polyani-Gleichung, Adsorptionsisothermen ein- und mehrkomponentiger Systeme, Kinetische Modelle Heterogen-Katalytischer Reaktionen, Langmuir-Hinshelwood, Eley-Rideal, Potenzansätze, Messmethoden für heterogen-katalytische Reaktionskinetiken, Mikrokinetische Modellierung, Charakterisierung von Katalysatoren)

3. Diffusionseffekte in der Heterogenen Katalyse (Diffusionsarten, Knudsen-Diffusion, Molekulare Diffusion, Oberflächendiffusion, Single-File Diffusion, Bezugssysteme, Stefan-Maxwell-Gleichungen, Ficksches Gesetz, Porenwirkungsgrades, Auswirkungen von Diffusionshemmung, Damköhler-Beziehung, Material- und Waerme-Bilanzen Heterogen-Katalytischer Reaktoren)

4. Labormessverfahren in der Heterogenen Katalyse (Temperatur, Druck, Konzentrationen, Massendurchflussmesser, Laborreaktoren, Statistische Versuchsplanung)

1. Vorlesungsfolien R. Horn

2. Skript zur Vorlesung F. Keil

3. M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken, Technische Chemie, Wiley-VCH

4. G. Emig, E. Klemm, Technische Chemie, Springer

5. A. Behr, D. W. Agar, J. Jörissen, Einführung in die Technische Chemie 

6. E. Müller-Erlwein, Chemische Reaktionstechnik 2012, 2. Auflage, Teubner Verlag

7. J. Hagen, Chemiereaktoren: Auslegung und Simulation, 2004, Wiley-VCH

8. H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall B

9. H. S. Fogler, Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

10. O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1998 

11. L. D. Schmidt, The Engineering of Chemical Reactions, Oxford Univ. Press, 2009

12. J. B. Butt, Reaction Kinetics and Reactor Design, 2000, Marcel Dekker

13. R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

14. M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill 15. G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010                                                        

16. A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology  An Integrated Textbook, WILEY-VCH

17. C. G. Hill, An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley & Sons

Durchführung und Auswertung mehrerer Versuche aus dem Gebiet der Chemischen Reaktionstechnik.

* Fehlerfortpflanzung und Fehleranalyse
* Stationäre Wicke-Kallenbach Diffusionsmessungen im Katalysatorpellet
* Wechselwirkung von Diffusion und Reaktion im Katalysatorpellet, Dissoziation von Methanol auf Zinkoxid
* Stofftransport in einem Gas/Flüssigkeitssystem
* Stabilität eines kontinuierlichen Rührkessels (Hydrolyse von Essigsäureanhydrid)

Skript zur Vorlesung, als Buch in der TU-Bibliothek

Praktikumsskript

Levenspiel, O.: Chemical reaction engineering; John Wiley & Sons, New York, 3. Ed., 1999 VTM 309(LB)

Smith, J. M.: Chemical Engineering Kinetics, McGraw Hill, New York, 1981.

Hill, C.: Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, John Wiley, New York, 1977.

Fogler, H. S. : Elements of Chemical Reaction Engineering , Prentice Hall, 2006

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken: Technische Chemie, VCH , 2006

G. F. Froment, K. B. Bischoff: Chemical Reactor Analysis and Design, Wiley, 1990

Lecture and PBL

- Methods in genetics / molecular cloning

- Industrial relevance of microbes and their biocatalysts

- Biotransformation at extreme conditions

- Genomics

- Protein engineering techniques

- Synthetic biology

Relevante Literatur wird im Kurs zur Verfügung gestellt.

Grundwissen in Molekularbiologie, Genetik, Mikrobiologie und Biotechnologie erforderlich.

Lehrbuch: Brock - Mikrobiologie / Microbiology (Madigan et al.)

• History of microbiology and biotechnology
• Enzymes
• Molecular biology
• Fermentation
• Downstream Processing
  
• Industrial microbiological processes
• Technical enzyme application
• Biological Waste Water treatment 

Microbiology,  2013, Madigan, M., Martinko, J. M., Stahl, D. A., Clark, D. P. (eds.), formerly „Brock“, Pearson

Industrielle Mikrobiologie, 2012, Sahm, H., Antranikian, G., Stahmann, K.-P., Takors, R. (eds.) Springer Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo. 

Angewandte Mikrobiologie, 2005, Antranikian, G. (ed.), Springer, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo.

Design of bioreactors and peripheries:

• reactor types and geometry
• materials and surface treatment
• agitation system design
• insertion of stirrer
• sealings
• fittings and valves
• peripherals
• materials
• standardization
• demonstration in laboratory and pilot plant

Sterile operation:

• theory of sterilisation processes
• different sterilisation methods
• sterilisation of reactor and probes
• industrial sterile test, automated sterilisation
• introduction of biological material
• autoclaves
• continuous sterilisation of fluids
• deep bed filters, tangential flow filters
• demonstration and practice in pilot plant

Instrumentation and control:

• temperature control and heat exchange 
• dissolved oxygen control and mass transfer 
• aeration and mixing 
• used gassing units and gassing strategies
• control of agitation and power input 
• pH and reactor volume, foaming, membrane gassing

Bioreactor selection and scale-up:

• selection criteria
• scale-up and scale-down
• reactors for mammalian cell culture

Integrated biosystem:

• interactions and integration of microorganisms, bioreactor and downstream processing
• Miniplant technologies 

Team work with presentation:

• Operation mode of selected bioprocesses (e.g. fundamentals of batch, fed-batch and continuous cultivation)

• Storhas, Winfried, Bioreaktoren und periphere Einrichtungen, Braunschweig: Vieweg, 1994
• Chmiel, Horst, Bioprozeßtechnik; Springer 2011
• Krahe, Martin, Biochemical Engineering, Ullmann‘s Encyclopedia of Industrial Chemistry
• Pauline M. Doran, Bioprocess Engineering Principles, Second Edition, Academic Press, 2013
• Other lecture materials to be distributed  

Introduction to Biosystems Engineering (Exercise)

Experimental basis and methods for biosystems analysis

• Introduction to genomics, transcriptomics and proteomics
• More detailed treatment of metabolomics
• Determination of in-vivo kinetics
• Techniques for rapid sampling
• Quenching and extraction
• Analytical methods for determination of metabolite concentrations

Analysis, modelling and simulation of biological networks

• Metabolic flux analysis
• Introduction
• Isotope labelling
• Elementary flux modes
• Mechanistic and structural network models
• Regulatory networks
• Systems analysis
• Structural network analysis
• Linear and non-linear dynamic systems
• Sensitivity analysis (metabolic control analysis)

Modelling and simulation for bioprocess engineering

• Modelling of bioreactors
• Dynamic behaviour of bioprocesses 

Selected projects for biosystems engineering

• Miniaturisation of bioreaction systems
• Miniplant technology for the integration of biosynthesis and downstream processin
• Technical and economic overall assessment of bioproduction processes

E. Klipp et al. Systems Biology in Practice, Wiley-VCH, 2006

R. Dohrn: Miniplant-Technik, Wiley-VCH, 2006

G.N. Stephanopoulos et. al.: Metabolic Engineering, Academic Press, 1998

I.J. Dunn et. al.: Biological Reaction Engineering, Wiley-VCH, 2003

Lecture materials to be distributed

Introduction to Biosystems Engineering

Experimental basis and methods for biosystems analysis

• Introduction to genomics, transcriptomics and proteomics
• More detailed treatment of metabolomics
• Determination of in-vivo kinetics
• Techniques for rapid sampling
• Quenching and extraction
• Analytical methods for determination of metabolite concentrations

Analysis, modelling and simulation of biological networks

• Metabolic flux analysis
• Introduction
• Isotope labelling
• Elementary flux modes
• Mechanistic and structural network models
• Regulatory networks
• Systems analysis
• Structural network analysis
• Linear and non-linear dynamic systems
• Sensitivity analysis (metabolic control analysis)

Modelling and simulation for bioprocess engineering

• Modelling of bioreactors
• Dynamic behaviour of bioprocesses 

Selected projects for biosystems engineering

• Miniaturisation of bioreaction systems
• Miniplant technology for the integration of biosynthesis and downstream processin
• Technical and economic overall assessment of bioproduction processes

E. Klipp et al. Systems Biology in Practice, Wiley-VCH, 2006

R. Dohrn: Miniplant-Technik, Wiley-VCH, 2006

G.N. Stephanopoulos et. al.: Metabolic Engineering, Academic Press, 1998

I.J. Dunn et. al.: Biological Reaction Engineering, Wiley-VCH, 2003

Lecture materials to be distributed

Im Projektierungskurs sollen die Studierenden in Arbeitsgruppen den Gesamtkomplex einer energie- oder verfahrenstechnischen Anlage planen, die einzelnen Anlagenkomponenten auslegen und berechnen sowie eine vollständige Kostenkalkulation erarbeiten. Bei der Projektierung sind sicherheitstechnische Aspekte zu berücksichtigen sowie das Genehmigungsverfahren/Behördenengineering.

Dieses Laborpraktikum behandelt einen vollständigen Prozess ausgehend von Substraten wie Glukose über mehrere Verfahrensschritte hin zu einem Wertprodukt.

Es wird die Produktion des halbsynthetischen Beta-Laktam-Antibiotikums Amoxicillin untersucht und als industrieller Beispielprozess sowohl mit Mikroorganismen als auch zellfreien Enzymen durchgeführt. Im ersten Schritt, der Fermentation von Penicillium chrysogenum zur Produktion von Penicillin G, wird am Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik von Prof. Zeng durchgeführt. Nach der Gewinnung von Penicillin G wird dieses mit einer Penicillinacylase aus Escherichia coli zu 6-Aminopenicillansäure hydrolysiert, welches anschließend zu Amoxicillin acyliert wird. Die enzymatischen Verfahrensschritte werden am Insitut für Technisches Biokatalyse von Prof. Liese durchgeführt.

Zum Praktikum gehört ein Kolloquium.

Liese A, Seelbach K, Wandrey C, Industrial Biotransformations, Wiley-VCH, 2006

Chmiel H, Einführung in die Bioverfahrenstechnik, Elsevier Spektrum Akademischer Verlag, 2006

Schügerl K, Bioreaktionstechnik: Bioprozesse mit Mikroorganismen und Zellen. Prozeßüberwachung, Birkhäuser, 1997

Participation in actual projects:

- From gene to product in heterologous hosts

- Molecular biology

- Enzyme assays

- Taxonomy

1. Einführung in die elektrochemische Energiewandlung
2. Funktion und Aufbau von Elektrolyten
3. Die Niedertemperatur-Brennstoffzellen
   • Bauformen
   • Thermodynamik der PEM-Brennstoffzelle
   • Kühl- und Befeuchtungsstrategie
4. Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle
   • Die MCFC
   • Die SOFC
   • Integrationsstrategien und Teilreformierung
5. Brennstoffe
   • Bereitstellung von Brennstoffen
   • Reformierung von Erdgas und Biogas
   • Reformierung von flüssigen Kohlenwasserstoffen
6. Energetische Integration und Regelung von Brennstoffzellen-Systemen

• Hamann, C.; Vielstich, W.: Elektrochemie 3. Aufl.; Weinheim: Wiley - VCH, 2003

• Grundbegriffe und handelbare Produkte in Energiemärkten
• Primärenergiemärkte
• Strommärkte
• Europäisches Emissionshandelssystem
• Einfluss von Erneuerbaren Energien
• Realoptionen
• Risikomanagement

Innerhalb der Übung werden die verschiedenen Aufgabenstellungen aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt.

1. Einführung in die tiefe geothermische Nutzung
2. Geologische Grundlagen I
3. Geologische Grundlagen II
4. Geologisch-thermische Aspekte
5. Gesteinsphysikalische Aspekte
6. Geochemische Aspekte
7. Exploration tiefer geothermischer Reservoire
8. Bohrungstechnologien, Verrohrung und Ausbau
9. Bohrlochgeophysik
10. Untertägige Systemcharakterisierung und Reservoirengineering
11. Mikrobiologie und Obertägige Systemkomponenten
12. Angepasste Anlagenkonzepte, Kosten und Umweltaspekt

• Dipippo, R.: Geothermal Power Plants: Principles, Applications, Case Studies and Environmental Impact. Butterworth Heinemann; 3rd revised edition. (29. Mai 2012)
• www.geo-energy.org
• Edenhofer et al. (eds): Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation; Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, 2012.
• Kaltschmitt et al. (eds): Erneuerbare Energien: Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Springer, 5. Aufl. 2013.
• Kaltschmitt et al. (eds): Energie aus Erdwärme. Spektrum Akademischer Verlag; Auflage: 1999 (3. September 2001)
• Huenges, E. (ed.): Geothermal Energy Systems: Exploration, Development, and Utilization. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Auflage: 1. Auflage (19. April 2010)

•Regional planning and decentralised systems

•Overview on innovative approaches

•In depth knowledge on advanced wastewater treatment options for different situations, for end-of-pipe and reuse

•Mathematical Modelling of Nitrogen Removal

•Exercises with calculations and design

Henze, Mogens:
Wastewater Treatment: Biological and Chemical Processes, Springer 2002, 430 pages

George Tchobanoglous, Franklin L. Burton, H. David Stensel:
Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, Metcalf & Eddy
McGraw-Hill, 2004 - 1819 pages

Survey on advanced wastewater treatment

reuse of reclaimed municipal wastewater

Precipitation

Flocculation

Depth filtration

Membrane Processes

Activated carbon adsorption

Ozonation

"Advanced Oxidation Processes"

Disinfection

Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, McGraw-Hill, Boston 2003

Wassertechnologie, H.H. Hahn, Springer-Verlag, Berlin 1987

Membranverfahren: Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung, T. Melin und R. Rautenbach, Springer-Verlag, Berlin 2007

Trinkwasserdesinfektion: Grundlagen, Verfahren, Anlagen, Geräte, Mikrobiologie, Chlorung, Ozonung, UV-Bestrahlung, Membranfiltration, Qualitätssicherung, W. Roeske, Oldenbourg-Verlag, München 2006

Aggregate organic compounds (sum parameters)

Industrial wastewater

Processes for industrial wastewater treatment

Precipitation

Flocculation

Activated carbon adsorption

Recalcitrant organic compounds

Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, McGraw-Hill, Boston 2003

Wassertechnologie, H.H. Hahn, Springer-Verlag, Berlin 1987

Membranverfahren: Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung, T. Melin und R. Rautenbach, Springer-Verlag, Berlin 2007

Trinkwasserdesinfektion: Grundlagen, Verfahren, Anlagen, Geräte, Mikrobiologie, Chlorung, Ozonung, UV-Bestrahlung, Membranfiltration, Qualitätssicherung, W. Roeske, Oldenbourg-Verlag, München 2006

1. Rechtliche Grundlagen (Gesetz, Verordnung, Richtlinie, Standard/Norm)
2. Berechnungsgrundlagen Druckgeräte (AD-Regelwerk, ASME-Regelwerk, GL Vorschriften, weitere Berechungsmethoden)
3. Spannungshypothesen
4. Werkstoffauswahl, Fertigungsverfahren
5. Dünnwandige Behälter
6. Dickwandige Behälter
7. Sicherheitseinrichtungen
8. Sicherheitsanalysen
    
   Anwendungsschwerpunkte
          
9. Unterwassertechnik (bemannte und unbemannte Druckbehälter, PVHO Code)
   
10. Dampfkessel
    
11. Wärmetauscher
12. LPG, LEG Transport-tanks (Bilobe Bauart, IMO Type C tanks)

1.      Introduction: Overview, achieving high pressure, range of parameters.

2.       Influence of pressure on properties of fluids: P,v,T-behaviour, enthalpy, internal energy,     entropy, heat capacity, viscosity, thermal conductivity, diffusion coefficients, interfacial tension.

3.      Influence of pressure on heterogeneous equilibria: Phenomenology of phase equilibria

4.      Overview on calculation methods for (high pressure) phase equilibria).
Influence of pressure on transport processes, heat and mass transfer.

5.      Separation processes at elevated pressures: Absorption, adsorption (pressure swing adsorption), distillation (distillation of air), condensation (liquefaction of gases)

6.      Supercritical fluids as solvents: Gas extraction, cleaning, solvents in reacting systems, dyeing, impregnation, particle formation (formulation)

7.      Reactions at elevated pressures. Influence of elevated pressure on biochemical systems: Resistance against pressure

Part III :  Industrial production

8.      Reaction : Haber-Bosch-process, methanol-synthesis, polymerizations; Hydrations, pyrolysis, hydrocracking; Wet air oxidation, supercritical water oxidation (SCWO)

9.      Separation : Linde Process, De-Caffeination, Petrol and Bio-Refinery

10.  Industrial High Pressure Applications in Biofuel and Biodiesel Production

11.  Sterilization and Enzyme Catalysis

12.  Solids handling in high pressure processes, feeding and removal of solids, transport within the reactor.

13.   Supercritical fluids for materials processing.

14.  Cost Engineering

After a successful completion of this module, the student should be able to

-         understand of the influences of pressure on properties of compounds, phase equilibria, and production processes.

-         Apply high pressure approches in the complex process design tasks

-         Estimate Efficiency of high pressure alternatives with respect to investment and operational costs

1.  Presence  (28 h)

2. Oral presentation of original scientific article (15 min) with written summary

3. Written examination and Case study 

    ( 2+3 : 32 h Workload)

60 hours total

Literatur:

Script: High Pressure Chemical Engineering.
G. Brunner: Gas Extraction. An Introduction to Fundamentals of Supercritical Fluids and the Application to Separation Processes. Steinkopff, Darmstadt, Springer, New York, 1994.

• Introduction/Overview on Properties of Supercritical Fluids (SCF)and their Application in Gas Extraction Processes
• Solubility of Compounds in Supercritical Fluids and Phase Equilibrium with SCF
• Extraction from Solid Substrates: Fundamentals, Hydrodynamics and Mass Transfer
• Extraction from Solid Substrates: Applications and Processes (including Supercritical Water)
• Countercurrent Multistage Extraction: Fundamentals and Methods, Hydrodynamics and Mass Transfer
• Countercurrent Multistage Extraction: Applications and Processes
• Solvent Cycle, Methods for Precipitation
• Supercritical Fluid Chromatography (SFC): Fundamentals and Application
• Simulated Moving Bed Chromatography (SMB)
• Membrane Separation of Gases at High Pressures
• Separation by Reactions in Supercritical Fluids (Enzymes)

G. Brunner: Gas Extraction. An Introduction to Fundamentals of Supercritical Fluids and the Application to Separation Processes. Steinkopff, Darmstadt, Springer, New York, 1994.

• Participants Workshop: Design of the most attractive productive Town
• Keynote lecture and video
• The limits of Urbanization / Green Cities
• The tragedy of the Rural: Soil degradation, agro chemical toxification, migration to cities
• Global Ecovillage Network: Upsides and Downsides around the World
• Visit of an Ecovillage
• Participants Workshop: Resources for thriving rural areas, Short presentations by participants, video competion
• TUHH Rural Development Toolbox
  
• Integrated New Town Development
• Participants workshop: Design of New Towns: Northern, Arid and Tropical cases
• Outreach: Participants campaign
• City with the Rural: Resilience, quality of live and productive biodiversity
  
  

• Ralf Otterpohl 2013: Gründer-Gruppen als Lebensentwurf: "Synergistische Wertschöpfung in erweiterten Kleinstadt- und Dorfstrukturen", in „Regionales Zukunftsmanagement Band 7: Existenzgründung unter regionalökonomischer Perspektive, Pabst Publisher, Lengerich
• http://youtu.be/9hmkgn0nBgk (Miracle Water Village, India, Integrated Rainwater Harvesting, Water Efficiency, Reforestation and Sanitation)
• TEDx New Town Ralf Otterpohl: http://youtu.be/_M0J2u9BrbU

• Keynote lecture and video
• Water & Soil: Water availability as a consequence of healthy soils
• Water and it’s utilization, Integrated Urban Water Management
• Water & Energy, lecture and panel discussion pro and con for a specific big dam project
• Rainwater Harvesting on Catchment level, Holistic Planned Grazing, Multi-Use-Reforestation
• Sanitation and Reuse of water, nutrients and soil conditioners, Conventional and Innovative Approaches
  
• Why are there excreta in water? Public Health, Awareness Campaigns
  
• Rehearsal session, Q&A
  

• Montgomery, David R. 2007: Dirt: The Erosion of Civilizations, University of California Press
• Liu, John D.: http://eempc.org/hope-in-a-changing_climate/ (Integrated regeneration of the Loess Plateau, China, and sites in Ethiopia and Rwanda)
• http://youtu.be/9hmkgn0nBgk (Miracle Water Village, India, Integrated Rainwater Harvesting, Water Efficiency, Reforestation and Sanitation)

Butler, M (2004) Animal Cell Culture Technology - The basics, 2^nd ed. Oxford University Press

Ozturk SS, Hu WS (eds) (2006) Cell Culture Technology For Pharmaceutical and Cell-Based Therapies. Taylor & Francis Group, New York

Eibl, R.; D. Eibl; R. Pörtner; G. Catapano and P. Czermak: Cell and Tissue Reaction Engineering, Springer (2008). ISBN 978-3-540-68175-5

Pörtner R (ed) (2013) Animal Cell Biotechnology - Methods and Protocols. Humana Press

Butler, M (2004) Animal Cell Culture Technology - The basics, 2^nd ed. Oxford University Press

Ozturk SS, Hu WS (eds) (2006) Cell Culture Technology For Pharmaceutical and Cell-Based Therapies. Taylor & Francis Group, New York

Eibl, R.; D. Eibl; R. Pörtner; G. Catapano and P. Czermak: Cell and Tissue Reaction Engineering, Springer (2008). ISBN 978-3-540-68175-5

Pörtner R (ed) (2013) Animal Cell Biotechnology - Methods and Protocols. Humana Press

Bioeconomy is the production, utilization and conservation of biological resources, including related knowledge, science, technology, and innovation, to provide information products, processes, and services across all economic sectors aiming towards a sustainable biobased technology. In this course the significance of various topics including the production and processing of biomass, economics, logistic as well as management will be discussed. Technologies aiming at the production of renewable biological resources and the conversion of these resources and waste streams into value-added products, such as food, feed, bio-based products (textiles, bioplastics, chemicals, pharmaceuticals) and bioenergy will be presented. Biological tools including microorganisms and enzymes will be introduced. This approach with a focus on chemical and process engineering will provide a smooth transition from crude oil-based industry to Sustainable Circular Bioeconomy taking into consideration the environmental issues. This sustainable use of renewable resources for industrial purposes will ensure environmental protection and a long-term balance of social and economic gains.

- Micro kinetics, formal kinetics, molecularity, reaction order, integrated rate laws

- Complex reactions, reversible reactions, consecutive reactions, parallel reactions, approximation methods: steady-state, pseudo-first order, numerical solution of rate equations , example : Belousov-Zhabotinskii reaction

- Experimental methods of kinetics, integral approach, differential approach, initial rate method, method of half-life, relaxation methods

- Collision theory, Maxwell velocity distribution, collision numbers, line of centers model

- Transition state theory, partition functions of atoms and molecules, examples, calculating reaction equilibria on the basis of molecular data only, heats of reaction, calculating rates of reaction by means of statistical thermodynamics

- Kinetics of heterogeneous reactions, peculiarities of heterogeneous reactions, mean-field approximation, Langmuir adsorption isotherm, reaction mechanisms, Langmuir-Hinshelwood Mechanism, Eley-Rideal Mechanism, steady-state approximation, quasi-equilibrium approximation, most abundant reaction intermediate (MARI), reaction order, apparent activation energy, example: CO oxidation, transition state theory of surface reactions, Sabatier´s principle, sticking coefficient, parameter fitting

- Explosions, cold flames

J. I. Steinfeld, J. S. Francisco, W. L . Hase: Chemical Kinetics & Dynamics, Prentice Hall

K. J. Laidler: Chemical Kinetics, Harper & Row Publishers

R. K. Masel. Chemical Kinetics & Catalysis , Wiley

I. Chorkendorff,, J. W. Niemantsverdriet: Concepts of modern Catalysis and Kinetics, Wiley

• Basic values for optical systems and lighting technology
• Spectrum, black-bodies, color-perception
• Light-Sources und their characterization
• Photometrics
• Ray-Optics
• Matrix-Optics
• Stops, Pupils and Windows
• Light-field Technology
• Introduction to Wave-Optics
• Introduction to Holography

Einführung (Klassifizierung von Polymeren, Polyreaktionen, Polymerisationsverfahren und -reaktoren, Anwendungsgebiete von Polymeren, Struktur und Bedeutung der Kunststoffindustrie, Entscheidungsbaum für die Herstellung eines Polymeren, Product by Process)

Radikalische Polymerisation (Kinetik der freien radikalischen Polymerisation (Ideal- und Real-Kinetik), Monomere, Initiatoren, Kettenregler, Inhibitoren, Modellierung von Gel- und Glaseffekt, Berechnung von Molmassenverteilungen, Bestimmung von Geschwindigkeitskonstanten, kontrollierte radikalische Polymerisationen)

Koordinative Polymerisation (Monomere, Ziegler-Katalysatoren, Cossee-Arlmann-Mechanismus, Phillips-Katalysatoren, Metallocen-Katalysatoren, stereoselektive Synthese von Polymeren)

Polyolefinverfahren (Herstellung von LDPE, LLDPE, HDPE, PP und Copolymere, Diskussion unterschiedlicher Herstellverfahren und Auswirkungen auf die Produkteigenschaften und die Anwendungsbereiche)

Ionische Polymerisation (Anionische u. kationische Polymerisationen, Initiatoren, Kinetik der lebenden Polymerisation, Vergleich der Molmassenverteilungen mit der radikalischen Polymerisation, Copolymere, Di- und Tri-Block-Copolymere, Eigenschaften, Anwendungsbereiche)

Polyreaktionen mit Polymerverknüpfung (Monomere, Polyaddition, Polykondensation, Kinetik und Molmassenverteilungen, ausgewählte wirtschaftlich relevante Beispiele für Herstellverfahren, PET, Nylon, PUR usw., Eigenschaften und Anwendungsbereiche)

Copolymerisation (Struktureller Aufbau von Copolymeren, Kinetik, chemische Zusammensetzungsverteilung und Sequenzlängenverteilung (momentan und kumulativ), gezielte Einstellung von Eigenschaften, technisch relevante Beispiele)

Emulsionspolymerisation (Klassifizierung heterogener Polymerisationsverfahren, Besonderheiten der Kinetik und Thermodynamik der Emulsionspolymerisation, Saatfahrweise, Vor- und Nachteile technischer Semibatch-Prozesse, Einflüsse auf die Latexpartikelmorphologie, Eigenschaften und exemplarische Herstellverfahren u. Anwendungsgebiete)

Besondere Herausforderungen bei der technischen Umsetzung von Polyreaktionen (Viskositätsanstieg, Wandbelagsbildung, Wärmeabfuhrprobleme, Maßstabsübertragung, chemische Sicherheitstechnik von Polyreaktionen, Thermodynamik homogener und heterogener Polymerisationssysteme, Modellierung von Polyreaktionen u. Polymerisationsreaktoren)

Wettbewerbsfaktoren in der Polymerindustrie (Ausgewählte wirtschaftliche Problemstellungen der Polymerindustrie für Deutschland, EU, Welt, Schwerpunkte: Zusammensetzung der Herstellkosten, Rolle der F&E, Verbundproduktion, Marketingaspekte)

W. Keim: Kunststoffe - Synthese, Herstellungsverfahren, Apparaturen, 1. Auflage, Wiley-VCH, 2006

T. Meyer, J. Keurentjes: Handbook of Polymer Reaction Engineering, 2 Vol., 1. Ed., Wiley-VCH, 2005

A. Echte: Handbuch der technischen Polymerchemie, 1. Auflage, VCH-Verlagsgesellschaft, 1993

G. Odian: Principles of Polymerization, 4. Ed., Wiley-Interscience, 2004

J. Asua: Polymer Reaction Engineering, 1. Ed., Blackwell Publishing, 2007

In dieser Vorlesung wird eine Einführung in die keramische Prozeßtechnologie gegeben, wobei der Schwerpunkt auf Struktur- und Funktionskeramiken liegt. Beginnend bei den Verfahren zur Synthese feiner Pulver wird Schritt für Schritt der Weg vom Rohstoff zum maßgeschneiderten Bauteil aufgezeigt  und anhand von Beispielen aus der Praxis demonstriert. Neben etablierten Herstellungsverfahren werden dabei auch neue Methoden zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von Hochleistungsbauteilen (Reactive Synthesis, Rapid Prototyping, etc.) sowie Fügetechniken und grundlegende Konstruktionskritierien behandelt.

  Inhalt:                     1. Rohstoffe

                                 2. Pulversynthese

                                 3. Pulveraufbereitung und -charakterisierung

                                 4. Formgebung

                                 5. Sintern

                                 6. Glas und Zement-Technologie

                                 7. Neue Syntheseverfahren, Beschichtungen, etc.

                                  8. Fügetechniken

W.D. Kingery, „Introduction to Ceramics“, John Wiley & Sons, New York, 1975

ASM Engineering Materials Handbook Vol.4 „Ceramics and Glasses“, 1991

D.W. Richerson, „Modern Ceramic Engineering“, Marcel Decker, New York, 1992

Introduction

Sampling in different environmental compartments, sample transportation, sample storage

Sample preparation

Photometry

Wastewater analysis

Introduction into chromatography

Gas chromatography

HPLC

Mass spectrometry

Optical emission spectrometry

Atom absorption spectrometry

Roger Reeve, Introduction to Environmental Analysis, John Wiley & Sons Ltd., 2002 (TUB: USD-728)

Pradyot Patnaik, Handbook of environmental analysis: chemical pollutants in air, water, soil, and solid wastes, CRC Press, Boca Raton, 2010 (TUB: USD-716)

Chunlong Zhang, Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis,  John Wiley & Sons Ltd., Hoboken, New Jersey, 2007 (TUB: USD-741)

Miroslav Radojević, Vladimir N. Bashkin, Practical Environmental Analysis
RSC Publ., Cambridge, 2006 (TUB: USD-720)

Werner Funk, Vera Dammann, Gerhild Donnevert, Sarah Iannelli (Translator), Eric Iannelli (Translator), Quality Assurance in Analytical Chemistry: Applications in Environmental, Food and Materials Analysis, Biotechnology, and Medical Engineering, 2nd Edition, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,Weinheim, 2007 (TUB: CHF-350)

STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER, 21st Edition, Andrew D. Eaton, Leonore S. Clesceri, Eugene W. Rice, and Arnold E. Greenberg, editors, 2005 (TUB:CHF-428)

K. Robards, P. R. Haddad, P. E. Jackson, Principles and Practice of
Modern Chromatographic Methods, Academic Press

G. Schwedt, Chromatographische Trennmethoden, Thieme Verlag

H. M. McNair, J. M. Miller, Basic Gas Chromatography, Wiley

W. Gottwald, GC für Anwender, VCH

B. A. Bidlingmeyer, Practical HPLC Methodology and Applications, Wiley

K. K. Unger, Handbuch der HPLC, GIT Verlag

G. Aced, H. J. Möckel, Liquidchromatographie, VCH

Charles B. Boss and Kenneth J. Fredeen, Concepts, Instrumentation and Techniques in Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry
Perkin-Elmer Corporation 1997, On-line available at:
http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/2006291448.pdf

Atomic absorption spectrometry: theory, design and applications, ed. by S. J. Haswell 1991 (TUB: 2727-5614)

Royal Society of Chemistry, Atomic absorption spectometry (http://www.kau.edu.sa/Files/130002/Files/6785_AAs.pdf)

Numerische Verfahren für Anfangswertprobleme

• Einschrittverfahren
  
• Mehrschrittverfahren
• Steife Probleme
• Differentiell-algebraische Gleichungen vom Index 1

Numerische Verfahren für Randwertaufgaben

• Mehrzielmethode
• Differenzenverfahren
• Variationsmethoden
  

• E. Hairer, S. Noersett, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations I: Nonstiff Problems
• E. Hairer, G. Wanner: Solving Ordinary Differential Equations II: Stiff and Differential-Algebraic Problems
  

Kaltschmitt M., Hartmann H. (Hrsg.): Energie aus Bioamsse, Springer Verlag, 2001, ISBN 3-540-64853-4

Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe,

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. www.nachwachsende-rohstoffe.de

Bockisch M.: Nahrungsfette und -öle, Ulmer Verlag, 1993, ISBN 380000158175

• Introduction, actual state-of-the-art of waste incineration, aims. legal background, reaction principals
• basics of incineration processes: waste composition, calorific value, calculation of air demand and flue gas composition 
• Incineration techniques: grate firing, ash transfer, boiler
• Flue gas cleaning: Volume, composition, legal frame work and emission limits, dry treatment, scrubber, de-nox techniques, dioxin elimination, Mercury elimination
• Ash treatment: Mass, quality, treatment concepts, recycling, disposal

Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Thermische Abfallbehandlung Bande 1-7. EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik, Berlin, 196 - 2013.

1. Material- and Energybalance of the two-dimensionsal zweidimensionalen pseudo-homogeneous reactor model

2. Numerical solution of ordinary differential equations (Euler, Runge-Kutta, solvers for stiff problems, step controlled solvers)

3. Reactor design with one-dimensional models (ethane cracker, catalyst deactivation, tubular reactor with deactivating catalyst, moving bed reactor with regenerating catalyst, riser reactor, fluidized bed reactor)

4. Partial differential equations (classification, numerical solution Lösung, finite difference method, method of lines)

5. Examples of reactor design (isothermal tubular reactor with axial dispersion, dehydrogenation of ethyl benzene, wrong-way behaviour)

6. Boundary value problems (numerical solution, shooting method, concentration- and temperature profiles in a catalyst pellet, multiphase reactors, trickle bed reactor)

1. Lecture notes R. Horn

2. Lecture notes F. Keil

3.  G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010

4. R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

Heterogeneous Catalysis and Chemical Reaction Engineering are inextricably linked. About 90% of all chemical intermediates and consumer products (fuels, plastics, fertilizers etc.) are produced with the aid of catalysts. Most of them, in particular large scale products, are produced by heterogeneous catalysis viz. gaseous or liquid reactants react on solid catalysts. In multiphase reactors gases, liquids and a solid catalyst are present.

Heterogeneous catalysis plays also a key role in any future energy scenario (fuel cells, electrocatalytic splitting of water) and in environmental engineering (automotive catalysis, photocatalyic abatement of water pollutants).

Heterogeneous catalysis is an interdisciplinary science requiring knowledge of different scientific disciplines such as

• Materials Science (synthesis and characterization of solid catalysts)
• Physics (structure and electronic properties of solids, defects)
• Physical Chemistry (thermodynamics, reaction mechanisms, chemical kinetics, adsorption, desorption, spectroscopy, surface chemistry, theory)
• Reaction Engineering (catalytic reactors, mass- and heat transport in catalytic reactors, multi-scale modeling, application of heterogeneous catalysis)

• J.M. Thomas, W.J. Thomas: Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH
• I. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, Concepts of Modern Catalysis and Kinetics, WILEY-VCH
• B.C. Gates: Catalytic Chemistry, John Wiley
• R.A. van Santen, P.W.N.M. van Leeuwen, J.A. Moulijn, B.A. Averill (Eds.): Catalysis: an integrated approach, Elsevier
• D.P. Woodruff, T.A. Delchar: Modern Techniques of Surface Science, Cambridge Univ. Press
• J.W. Niemantsverdriet: Spectrocopy in Catalysis, VCH
• F. Delannay (Ed.): Characterization of heterogeneous catalysts, Marcel Dekker
• C.H. Bartholomew, R.J. Farrauto: Fundamentals of Industrial Catalytic Processes (2nd Ed.),Wiley

Contents

- Common variables and terms for characterizing turbulence (energy spectra, energy cascade, etc.)

- An overview of Lagrange analysis methods and experiments in fluid mechanics

- Critical examination of the concept of turbulence and turbulent structures.

-Calculation of the transport of ideal fluid elements and associated analysis methods (absolute and relative diffusion, Lagrangian Coherent Structures, etc.)

- Implementation of a Runge-Kutta 4th-order in Matlab

- Introduction to particle integration using ODE solver from Matlab

- Problems from turbulence research

- Application analytical methods with Matlab.

Structure:

- 14 units a 2x45 min. 

- 10 units lecture

- 4 Units Matlab Exercise- Go through the exercises Matlab, Peer2Peer? Explain solutions to your colleague

Learning goals:

Students receive very specific, in-depth knowledge from modern turbulence research and transport analysis. → Knowledge

The students learn to classify the acquired knowledge, they study approaches to further develop the knowledge themselves and to relate different data sources to each other. → Knowledge, skills

The students are trained in the personal competence to independently delve into and research a scientific topic. → Independence

Matlab exercises in small groups during the lecture and guided Peer2Peer discussion rounds train communication skills in complex situations. The mixture of precise language and intuitive understanding is learnt. → Knowledge, social competence

Required knowledge:

Fluid mechanics 1 and 2 advantageous

Programming knowledge advantageous

Bakunin, Oleg G. (2008): Turbulence and Diffusion. Scaling Versus Equations. Berlin [u. a.]: Springer Verlag.

Bourgoin, Mickaël; Ouellette, Nicholas T.; Xu, Haitao; Berg, Jacob; Bodenschatz, Eberhard (2006): The role of pair dispersion in turbulent flow. In: Science (New York, N.Y.) 311 (5762), S. 835-838. DOI: 10.1126/science.1121726.

Davidson, P. A. (2015): Turbulence. An introduction for scientists and engineers. Second edition. Oxford: Oxford Univ. Press.

Graff, L. S.; Guttu, S.; LaCasce, J. H. (2015): Relative Dispersion in the Atmosphere from Reanalysis Winds. In: J. Atmos. Sci. 72 (7), S. 2769-2785. DOI: 10.1175/JAS-D-14-0225.1.

Grigoriev, Roman (2011): Transport and Mixing in Laminar Flows. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Haller, George (2015): Lagrangian Coherent Structures. In: Annu. Rev. Fluid Mech. 47 (1), S. 137-162. DOI: 10.1146/annurev-fluid-010313-141322.

Kameke, A. von; Huhn, F.; Fernández-García, G.; Muñuzuri, A. P.; Pérez-Muñuzuri, V. (2010): Propagation of a chemical wave front in a quasi-two-dimensional superdiffusive flow. In: Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics 81 (6 Pt 2), S. 66211. DOI: 10.1103/PhysRevE.81.066211.

Kameke, A. von; Huhn, F.; Fernández-García, G.; Muñuzuri, A. P.; Pérez-Muñuzuri, V. (2011): Double cascade turbulence and Richardson dispersion in a horizontal fluid flow induced by Faraday waves. In: Physical review letters 107 (7), S. 74502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.074502.

Kameke, A.v.; Kastens, S.; Rüttinger, S.; Herres-Pawlis, S.; Schlüter, M. (2019): How coherent structures dominate the residence time in a bubble wake: An experimental example. In: Chemical Engineering Science 207, S. 317-326. DOI: 10.1016/j.ces.2019.06.033.

Klages, Rainer; Radons, Günter; Sokolov, Igor M. (2008): Anomalous Transport: Wiley.

LaCasce, J. H. (2008): Statistics from Lagrangian observations. In: Progress in Oceanography 77 (1), S. 1-29. DOI: 10.1016/j.pocean.2008.02.002.

Neufeld, Zoltán; Hernández-García, Emilio (2009): Chemical and Biological Processes in Fluid Flows: PUBLISHED BY IMPERIAL COLLEGE PRESS AND DISTRIBUTED BY WORLD SCIENTIFIC PUBLISHING CO.

Onu, K.; Huhn, F.; Haller, G. (2015): LCS Tool: A computational platform for Lagrangian coherent structures. In: Journal of Computational Science 7, S. 26-36. DOI: 10.1016/j.jocs.2014.12.002.

Ouellette, Nicholas T.; Xu, Haitao; Bourgoin, Mickaël; Bodenschatz, Eberhard (2006): An experimental study of turbulent relative dispersion models. In: New J. Phys. 8 (6), S. 109. DOI: 10.1088/1367-2630/8/6/109.

Pope, Stephen B. (2000): Turbulent Flows. Cambridge: Cambridge University Press.

Rivera, M. K.; Ecke, R. E. (2005): Pair dispersion and doubling time statistics in two-dimensional turbulence. In: Physical review letters 95 (19), S. 194503. DOI: 10.1103/PhysRevLett.95.194503.

Vallis, Geoffrey K. (2010): Atmospheric and oceanic fluid dynamics. Fundamentals and large-scale circulation. 5. printing. Cambridge: Cambridge Univ. Press.

• generation of numerical grids with a common grid generator
• selection of models and boundary conditions
• basic numerical simulation with OpenFoam within the TUHH CIP-Pool

• Introduction into partial differential equations
• Basic equations
• Boundary conditions and grids
• Numerical methods
• Finite difference method
• Finite volume method
• Time discretisation and stability
• Population balance
• Multiphase Systems
• Modeling of Turbulent Flows
• Exercises: Stability Analysis 
• Exercises: Example on CFD - analytically/numerically 

Paschedag A.R.: CFD in der Verfahrenstechnik: Allgemeine Grundlagen und mehrphasige Anwendungen, Wiley-VCH, 2004 ISBN 3-527-30994-2.

Ferziger, J.H.; Peric, M.: Numerische Strömungsmechanik. Springer-Verlag, Berlin, 2008, ISBN: 3540675868.

Ferziger, J.H.; Peric, M.: Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer, 2002, ISBN 3-540-42074-6

Prozess- und Anlagentechnik I und II

Thermische Grundoperationen

Wärme- und Stoffübertragung

Strömungsmechanik I und II

I. Wiederholung Grundlagen:

1. Rohrbündel Wärmeübetrager
2. Dampfkessel und Kältemaschinen
3. Pumpen und Turbinen
4. Strömung in Rohrleitungssystemen
5. Pumpen und Mischen nicht-newtonscher Fluide
6. Anforderungen eines detaillierten Anlagen-Aufstellungsplans

II. Selbstständiges Rechnen:

1. Das Planen und Auslegen eines spezifischen Anlagenteils einer Bioraffinerie in Gruppenarbeit (z.B. Ethanoldestillation oder Fermentation) auf Basis realistischer Annahmen aus der Industrie.
   • Massen- & Energiebilanzen (Aspen)
   • Spezifische Apparate Auslegung (Wärmetauscher/Pumpen/Behälter/Rohre etc.)
   • Isolierungen, Wanddicken und Behälter Material
   • Energie-, Dampf-, Kühlbedarf
   • Armaturen und Messinstrumente sowie Sicherheitseinrichtungen
   • Vorgabe der Hauptregelkreise
2. Dabei wird der Zusammenhang und die Abhängigkeiten verschiedener Phänomene deutlich und die Beschreibung des Prozesses erfolgt anhand einer tatsächlich existierenden Anlage.
3. Im Detail Engineering wird besonders auf Aspekte der Anlagenplanung eingegangen, die bei der realen Umsetzung zur Konstruktion entscheidend sind. So kann ein hoher Detailgrad erreicht werden mit dem es möglich ist einen Aufstellungsplan zu konzipieren.
4. Je nach Zeitbedarf und Gruppengröße werden auch Kostenabschätzung und die Erstellung eines ausführlichen R&I Fließbildes betrachtet

Perry, R.;Green, R.: Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8^th Edition, McGraw Hill Professional, 2007

Sinnot, R. K.: Chemical Engineering Design, Elsevier, 2014

• CAPE = Computer-Aided-Project-Engineering
  
• EINFÜHRUNG IN DIE THEORIE
  • Klassen von Simulationsprogrammen
  • Sequentiell-modularer Ansatz
  • Gleichungsorientierter Ansatz
  • Simultan-modularer Ansatz
  • Allgemeine Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Modellierungsaufgaben
  • Spezielle Vorgehensweise zur Lösung von Modellen mit Rückführungen
• COMPUTER-ÜBUNGEN zu erneuerbaren Energieprojekten MIT ASPEN PLUS® UND ASPEN CUSTOM MODELER®
  • Anwendungsbereich, Potential und Grenzen von Aspen Plus® und Aspen Custom Modeler®
  • Benutzung der integrierten Datenbanken für Stoffdaten
  • Methoden zur Abschätzung nicht vorhandener physikalischer Stoffdaten
  • Benutzung der Modellbibliotheken und Prozesssynthese
  • Anwendung von Design-Spezifikationen und Sensitivitätsanalysen
  • Lösung von Optimierungsproblemen

Innerhalb des Seminars werden die verschiedenen Aufgabenstellungen aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt.

• Aspen Plus® - Aspen Plus User Guide
• William L. Luyben; Distillation Design and Control Using Aspen Simulation; ISBN-10: 0-471-77888-5
  

I. Einführung

       1. Grundlagen der stationären Prozesssimulation
       1.1. Klassen von Simulationsprogrammen
       1.2. Sequentiell-modularer Ansatz
       1.3. Funktionsweise ASPEN PLUS
       2. Einführung in ASPEN PLUS
       2.1. Benutzeroberfläche
       2.2. Stoffdatenberechnungsmodelle
       2.3. Einsatz vorhandener Werkzeuge (z.B. Designspezifikationen)
       2.4. Konvergenzproblematik

II. Rechnerübung mit ASPEN PLUS und ACM

- G. Fieg: Lecture notes
- Seider, W.D.; Seader, J.D.; Lewin, D.R.: Product and Process Design Principles: Synthesis, Analysis,
  and Evaluation; Hoboken, J. Wiley & Sons, 2010

Praktische Durchführung von Sicherheitsanalysen (Methoden)

Sicherheitstechnische Kenngrößen und Methoden zu ihrer Bestimmung

Gefährlichkeitsmerkmale nach dem Chemikaliengesetz

GHS (Global harmonisiertes System) zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien

Gefahrstoffe

Bender, H.: Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen; Weinheim (2005)
Bender, H.: Das Gefahrstoffbuch. Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen in der Praxis; Weinheim (2002)
Birett, K.: Umgang mit Gefahrstoffen; Heidelberg (2011)
Birgersson, B.; Sterner, O.; Zimerson, E.: Chemie und Gesundheit; Weinheim (1988)

R. Dittmeyer, W. Keim, G. Kreysa, A. Oberholz, Chemische Technik, Prozesse und Produkte, Band 1

    Methodische Grundlagen, VCH, 2004-2006, S. 719

H. Pohle, Chemische Industrie, Umweltschutz, Arbeitsschutz, Anlagensicherheit, VCH, Weinheim, 1991

J. Steinbach, Chemische Sicherheitstechnik, VCH, Weinheim, 1995

G. Suter, Identifikation sicherheitskritischer Prozesse, P&A Kompendium, 2004

Die Vorlesung bietet einen generellen Einstieg in die Grundlagen und Möglichkeiten der angewandten mathematischen Optimierung und behandelt dabei Anwendungsgebiete auf unterschiedlichen Skalen von der Identifikation kinetischer Modelle, über die optimale Auslegung von Grundoperationen bis hin zur Optimierung ganzer (Teil-)prozesse und der Produktionsplanung. Dabei werden neben den Grundlagen der Klassifikation und Formulierung von Optimierungsproblemen, unterschiedliche Lösungsansätze und deren Anwendung diskutiert, wobei neben deterministischen gradientenbasierten Verfahren ebenfalls Metaheuristiken wie evolutionäre und genetische Algorithmen besprochen werden.

- Einführung in die angewandte Optimierung

- Formulierung von Optimierungsproblemen

- Lineare Optimierung

- Nichtlineare Optimierung

- Gemischt-ganzzahlige (nicht)lineare Optimierung

- Mehrkriterielle Optimierung

- Globale Optimierung

Weicker, K., Evolutionäre Algortihmen, Springer, 2015

Edgar, T. F., Himmelblau D. M., Lasdon, L. S., Optimization of Chemical Processes, McGraw Hill, 2001

Biegler, L. Nonlinear Programming - Concepts, Algorithms, and Applications to Chemical Processes, 2010

Kallrath, J. Gemischt-ganzzahlige Optimierung: Modellierung in der Praxis, Vieweg, 2002

• Übung in Form von "Project based Learning": selbstständiges Lösen von Problemstellungen der Feststoffverfahrenstechnik
  
• Kontaktkräfte, interpartikuläre Kräfte
• vertiefte Behandlung von Kornzerkleinerung
• CFD Methoden zur Beschreibung von Fluid/Feststoffströmungen, Euler/Euler-Methode, Discrete Particle Modeling
• Behandlung von Problemen mit verteilten Stoffeigenschaften, Lösung von Populationsbilanzen
• Fließschemasimulation von Feststoffprozessen
  

Schubert, H.; Heidenreich, E.; Liepe, F.; Neeße, T.: Mechanische Verfahrenstechnik. Deutscher Verlag für die Grundstoffindustrie, Leipzig, 1990.

Stieß, M.: Mechanische Verfahrenstechnik I und II. Springer Verlag, Berlin, 1992.

• Fluidisation
• Agglomeration
• Granulation
• Trocknung
• Bestimmung der mechanische Eigenschaften von Agglomeraten

Schubert, H.; Heidenreich, E.; Liepe, F.; Neeße, T.: Mechanische Verfahrenstechnik. Deutscher Verlag für die Grundstoffindustrie, Leipzig, 1990.

Stieß, M.: Mechanische Verfahrenstechnik I und II. Springer Verlag, Berlin, 1992.

- foundations of problem solving and system modeling, discrete event systems
- properties of processes, modeling using automata and Petri-nets
- design considerations for processes (mutex, deadlock avoidance, liveness)
- optimal scheduling for processes
- optimal decisions when planning manufacturing systems, decisions under uncertainty
- software design and software architectures for automation, PLCs

J. Lunze: „Automatisierungstechnik“, Oldenbourg Verlag, 2012
Reisig: Petrinetze: Modellierungstechnik, Analysemethoden, Fallstudien; Vieweg+Teubner 2010
Hrúz, Zhou: Modeling and Control of Discrete-event Dynamic Systems; Springer 2007
Li, Zhou: Deadlock Resolution in Automated Manufacturing Systems, Springer 2009
Pinedo: Planning and Scheduling in Manufacturing and Services, Springer 2009

• Elementare Methoden der Bildverarbeitung 
• Glättungsfilter
• Grundlagen der Diffusions- bzw. Wärmeleitgleichung
  
• Variationsformulierungen in der Bildverarbeitung
• Kantenerkennung
• Entfaltung
• Inpainting
  
• Segmentierung
• Registrierung
  

Presentation of the task
Introduction to design and analysis of a chemical processing plant (example chemical processing plants)
Discussion of the process, preparation of process flow diagram
Calculation of material balance
Calculation of energy balance
Designing/Sizing of the equipment
Capital cost estimation
Production cost estimation
Process control & HAZOP Study
Lecture 11 = Process optimization
Lecture 12 = Final Project Presentation

Richard Turton; Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes:International Edition

Harry Silla; Chemical Process Engineering: Design And Economics

Coulson and Richardson's Chemical Engineering, Volume 6, Second Edition: Chemical Engineering Design

Lorenz T. Biegler;Systematic Methods of Chemical Process Design

Max S. Peters, Klaus Timmerhaus; Plant Design and Economics for Chemical Engineers

James Douglas; Conceptual Design of Chemical Processes

Robin Smith; Chemical Process: Design and Integration

Warren D. Seider; Process design principles, synthesis analysis and evaluation

Einführung in Auslegung und Analyse industrieller Anlagen
Diskussion des Prozesses und Erstellung des Flowsheets
Berechnung der Massenbilanz
Berechnung der Energiebilanz
Auslegung der Equipment-Bestandteile
Berechnung der Investitionskosten
Berechnung der Herstellkosten
Prozessführung und Sicherheitsanalyse

Richard Turton; Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes:International Edition

Harry Silla; Chemical Process Engineering: Design And Economics

Coulson and Richardson's Chemical Engineering, Volume 6, Second Edition: Chemical Engineering Design

Lorenz T. Biegler;Systematic Methods of Chemical Process Design

Max S. Peters, Klaus Timmerhaus; Plant Design and Economics for Chemical Engineers

James Douglas; Conceptual Design of Chemical Processes

Robin Smith; Chemical Process: Design and Integration

Warren D. Seider; Process design principles, synthesis analysis and evaluation

Introduction: definition, fluidization regimes, comparison with other types of gas/solids reactors
Typical fluidized bed applications
Fluidmechanical principle
Local fluid mechanics of gas/solid fluidization
Fast fluidization (circulating fluidized bed)
Entrainment
Solids mixing in fluidized beds
Application of fluidized beds to granulation and drying processes

Kunii, D.; Levenspiel, O.: Fluidization Engineering. Butterworth Heinemann, Boston, 1991.

Experiments:

• Determination of the minimum fluidization velocity
• heat transfer
• granulation
• drying

Kunii, D.; Levenspiel, O.: Fluidization Engineering. Butterworth Heinemann, Boston, 1991.

Exercises and calculation examples for the lecture Fluidization Technology

Kunii, D.; Levenspiel, O.: Fluidization Engineering. Butterworth Heinemann, Boston, 1991.

Charakterisierung von Abwasser
Stoffwechseltypen von Mikroorganismen
Kinetik biologischer Stoffumwandlung
Berechnung von Bioreaktoren zur Abwasserreinigung
Konzepte in der biologischen Abwasserreinigung
Design WWTP
Exkursion zur Kläranlage Seevetal Klüsing
Biofilme
Biofilmreaktoren
Anaerobe Verfahren
Resoursen orientierte Sanitärtechnik
Zukünftige Herausforderungen in der Abwasserforschung

Gujer, Willi
Siedlungswasserwirtschaft : mit 84 Tabellen
ISBN: 3540343296 (Gb.) URL: http://www.gbv.de/dms/bs/toc/516261924.pdf URL: http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?id=2842122&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm
Berlin [u.a.] : Springer, 2007
TUB_HH_Katalog
Henze, Mogens
Wastewater treatment : biological and chemical processes
ISBN: 3540422285 (Pp.)
Berlin [u.a.] : Springer, 2002
TUB_HH_Katalog
Imhoff, Karl (Imhoff, Klaus R.;)
Taschenbuch der Stadtentwässerung : mit 10 Tafeln
ISBN: 3486263331 ((Gb.))
München [u.a.] : Oldenbourg, 1999
TUB_HH_Katalog
Lange, Jörg (Otterpohl, Ralf; Steger-Hartmann, Thomas;)
Abwasser : Handbuch zu einer zukunftsfähigen Wasserwirtschaft
ISBN: 3980350215 (kart.) URL: http://www.gbv.de/du/services/agi/52567E5D44DA0809C12570220050BF25/000000700334
Donaueschingen-Pfohren : Mall-Beton-Verl., 2000
TUB_HH_Katalog
Mudrack, Klaus (Kunst, Sabine;)
Biologie der Abwasserreinigung : 18 Tabellen
ISBN: 382741427X URL: http://www.gbv.de/du/services/agi/94B581161B6EC747C1256E3F005A8143/420000114903
Heidelberg [u.a.] : Spektrum, Akad. Verl., 2003
TUB_HH_Katalog
Tchobanoglous, George (Metcalf & Eddy, Inc., ;)
Wastewater engineering : treatment and reuse
ISBN: 0070418780 (alk. paper) ISBN: 0071122508 (ISE (*pbk))
Boston [u.a.] : McGraw-Hill, 2003
TUB_HH_Katalog
Henze, Mogens
Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3
ISBN: 1900222248
London : IWA Publ., 2002
TUB_HH_Katalog
Kunz, Peter
Umwelt-Bioverfahrenstechnik
Vieweg, 1992
Bauhaus-Universität., Arbeitsgruppe Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall, ;)
Abwasserbehandlung : Gewässerbelastung, Bemessungsgrundlagen, Mechanische Verfahren, Biologische Verfahren, Reststoffe aus der Abwasserbehandlung, Kleinkläranlagen
ISBN: 3860682725 URL: http://www.gbv.de/dms/weimar/toc/513989765_toc.pdf URL: http://www.gbv.de/dms/weimar/abs/513989765_abs.pdf
Weimar : Universitätsverl, 2006
TUB_HH_Katalog
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall
DWA-Regelwerk
Hennef : DWA, 2004
TUB_HH_Katalog
Wiesmann, Udo (Choi, In Su; Dombrowski, Eva-Maria;)
Fundamentals of biological wastewater treatment
ISBN: 3527312196 (Gb.) URL: http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?id=2774611&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm
Weinheim : WILEY-VCH, 2007
TUB_HH_Katalog

In the lecture methods for the reduction of emissions from industrial plants are treated. At the beginning a short survey of the different forms of air pollutants is given. In the second part physical principals for the removal of particulate and gaseous pollutants form flue gases are treated. Industrial applications of these principles are demonstrated with examples showing the removal of specific compounds, e.g. sulfur or mercury from flue gases of incinerators.

Handbook of air pollution prevention and control, Nicholas P. Cheremisinoff. - Amsterdam [u.a.] : Butterworth-Heinemann, 2002
Atmospheric pollution : history, science, and regulation, Mark Zachary Jacobson. - Cambridge [u.a.] : Cambridge Univ. Press, 2002
Air pollution control technology handbook, Karl B. Schnelle. - Boca Raton [u.a.] : CRC Press, c 2002
Air pollution, Jeremy Colls. - 2. ed. - London [u.a.] : Spon, 2002

• Phase equilibria in multicomponent systems
  
• Partioning in biorelevant systems
• Calculation of phase equilibria in colloidal systems: UNIFAC, COSMO-RS (exercises in computer pool)
• Calculation of partitioning coefficients in biological membranes: COSMO-RS (exercises in computer pool)
• Application of equations of state (vapour pressure, phase equilibria, etc.) (exercises in computer pool) 
• Intermolecular forces, interaction Potenitials
• Introduction in statistical thermodynamics
  

exercises in computer pool, see lecture description for more details

• Central part of this module is a group work on a subtopic of the lectures. The focus of these projects will be based on an interview with a target audience, practitioners or scientists.

• The group work is divided into several Milestones and Assignments. The outcome will be presented in a final presentation at the end of the semester.
  
  
  

• J. Lange, R. Otterpohl 2000: Abwasser - Handbuch zu einer zukunftsfähigen Abwasserwirtschaft. Mallbeton Verlag (TUHH Bibliothek)
• Winblad, Uno and Simpson-Hébert, Mayling 2004: Ecological Sanitation, EcoSanRes, Sweden (free download)
• Schober, Sabine: WTO/TUHH Award winning Terra Preta Toilet Design: http://youtu.be/w_R09cYq6ys

• Living Soil - THE key element of Rural Development
• Participatory Approaches
• Rainwater Harvesting
• Ecological Sanitation Principles and practical examples
  
• Permaculture Principles of Rural Development
• Performance and Resilience of Organic Small Farms
• Going Further: The TUHH Toolbox for Rural Development
  
• EMAS Technologies, Low cost drinking water supply
  

• Miracle Water Village, India, Integrated Rainwater Harvesting, Water Efficiency, Reforestation and Sanitation: http://youtu.be/9hmkgn0nBgk
• Montgomery, David R. 2007: Dirt: The Erosion of Civilizations, University of California Press

1. Brauer, H.: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen. Verlag Sauerländer, Aarau, Frankfurt (M), 1971.
2. Brauer, H.; Mewes, D.: Stoffaustausch einschließlich chemischer Reaktion. Frankfurt: Sauerländer 1972.
3. Crowe, C. T.: Engineering fluid mechanics. Wiley, New York, 2009.
4. Durst, F.: Strömungsmechanik: Einführung in die Theorie der Strömungen von Fluiden. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006.
5. Fox, R.W.; et al.: Introduction to Fluid Mechanics. J. Wiley & Sons, 1994.
6. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2006.
7. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Einführung in die Physik von technischen Strömungen: Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008.
8. Kuhlmann, H.C.:  Strömungsmechanik. München, Pearson Studium, 2007
9. Oertl, H.: Strömungsmechanik: Grundlagen, Grundgleichungen, Lösungsmethoden, Softwarebeispiele. Vieweg+ Teubner / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2009.
10. Schade, H.; Kunz, E.: Strömungslehre. Verlag de Gruyter, Berlin, New York, 2007.
11. Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik 1: Grundlagen und elementare Strömungsvorgänge dichtebeständiger Fluide. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008.
12. Schlichting, H. : Grenzschicht-Theorie. Springer-Verlag, Berlin, 2006.
13. van Dyke, M.: An Album of Fluid Motion. The Parabolic Press, Stanford California, 1882.  
14. White, F.: Fluid Mechanics, Mcgraw-Hill, ISBN-10: 0071311211, ISBN-13: 978-0071311212, 2011.