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Sonntag, 24. Februar 2019

Chemie

Die neue Welt der Prozesstechnik

Von Bettina Reckter | 20. September 2018 | Ausgabe 38

Die Konsequenzen der Digitalisierung für die Industrie diskutierten Experten auf der Jahrestagung von ProcessNet und Dechema.

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Foto: panthermedia.net / firefox

Automatisierung im Labor: Eine Voraussetzung für mehr Digitalisierung in der Prozesstechnik ist, dass die Geräte besser miteinander kommunizieren.

Alles wird kleiner, auch im Labor von Chemikern und Biotechnologen. Diese Miniaturisierung in der Forschung habe den blitzschnellen Durchsatz von Analysen und Synthesen überhaupt erst möglich gemacht, meint Wolfgang Wiechert, Leiter der Systembiotechnologie am Forschungszentrum Jülich. Und hierin sehe er die eigentliche Triebfeder von Automatisierung und Digitalisierung in der Prozesstechnik. Am Ende, so stellt er sich vor, könnte ein Entwicklungslabor stehen, das einer automatisierten Fertigungsstraße ähnelt.

Für die Dechema, Frankfurt am Main, hat Wiechert die Effekte ausgelotet, die eine zunehmende Digitalisierung auf die Biotechnologie haben wird. Sein ernüchterndes Ergebnis, das er als Positionspapier auf der Dechema-Jahrestagung und ProcessNet-Jahrestagung vergangene Woche in Aachen vorlegte: „Enorme Datenmengen werden generiert, aber es bleibt kaum mehr Zeit, diese Daten auch sinnvoll auszuwerten.“

Ein weiteres Manko: Weder Software- noch Hardwareschnittstellen der Laborgeräte seien so ausgelegt, dass sie kommunizieren könnten. Kein Hersteller habe je daran gedacht, seine Automaten so zu bauen, dass sie in Laborstraßen mit anderen Geräten kompatibel seien. „Massenspektrometer, Sequenzierer und Laborroboter können schlicht nicht miteinander reden“, kritisiert Wiechert.

Mit seinem Team in Jülich entwickelt der Informatiker und Biotechnologe jetzt Demonstratoren, bei denen handelsübliche Laborgeräte verbunden werden – um zu zeigen, welcher Mehrwert dadurch für die Automatisierung der Arbeitsabläufe möglich wäre.

Dabei geht in der Biotechnologie heute schon vieles rasend schnell. Die Entwicklung neuer Mikroorganismen, die im Reaktor gewünschte Substanzen produzieren, ist beispielsweise so weit automatisierbar, dass über 10 000 genetisch veränderte Stämme in nur einer Woche erzeugt und getestet werden können. Die Enzymentwicklung kommt auf ähnlich hohe Durchsätze.

Ebenso die synthetische Biologie: Durch Baukastenkonzepte werden biologische Einheiten zunehmend für einen ingenieurmäßigen Zugang erschlossen. Solche Modulsysteme fügten sich hervorragend in Digitalisierungskonzepte ein, so Wiechert. Die Automatisierung aller Entwicklungsschritte für den industriellen Produktionsprozess sei die konsequente Folge.

Die Art und Weise, wie neue Produkte künftig entwickelt und hergestellt werden, ändere sich grundlegend, davon ist der Forscher überzeugt. Neue Märkte und veränderte Geschäftsmodelle ergeben sich daraus. Erste Firmen setzen bereits auf strikte Miniaturisierung, Automatisierung und Digitalisierung – etwa Amyris, Zymergen und Conagen in den USA oder Boehringer Ingelheim, Roche und GeneArt in Deutschland.

Doch das werde Konsequenzen für die Arbeitswelt haben. „Nicht mehr der Weißkittel mit der Pipette, sondern der Blaukittel mit dem Ölkännchen ist dann gefragt“, beschreibt Wiechert schmunzelnd die neuen Anforderungen an die betriebliche und akademische Ausbildung.

Die Industrie sucht mehr und mehr Chemiker und Biotechnologen mit grundlegendem technischen Verständnis, mit Fähigkeiten in Informatik und Robotik. „Was im Moment an deutschen Universitäten ausgebildet wird, ist weit weg von dem, was wir in der Wirtschaft brauchen“, bringt es Christian Bruch, Vorstandsmitglied der Linde AG, auf den Punkt. Die Strukturierung der Studiengänge sei nicht adäquat – vor allem in Bezug auf die Vermittlung von Kenntnissen im Softwarebereich.

„Der Fächerkanon ist nicht auf auf die technischen und IT-spezifischen Anforderungen abgestimmt“, bestätigt Frithjof Netzer, Chief Digital Officer bei der BASF in Ludwigshafen. Er wünschte sich, die Studenten würden auch mal den Blick über den Tellerrand wagen und neben einer soliden fachlichen Ausbildung sich Zusatzqualifikationen aneignen. „Mir ist der Chemiker, der mit IT umgehen kann, lieber als der Softwareingenieur, der krampfhaft versucht, in die Synthese einzusteigen.“

Das sieht Claas-Jürgen Klasen von Evonik im Prinzip genauso. Dennoch weiß der Vorsitzende der VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (GVC) den Fachkräften Positives zu bescheinigen. Laut einer Umfrage unter den GVC-Mitgliedern werde die Qualität der Ausbildung in Deutschland immer noch sehr geschätzt – gefolgt von einem hohen Automatisierungsgrad, funktionierenden Logistikketten sowie der vorhandenen Infrastruktur.

„Über 90 % der Befragten beurteilen die Ausbildung in der Verfahrenstechnik als gut oder sogar sehr gut“, sagt Klasen. Und einen hohen Bildungsstand benötigte Deutschland, um für die digitale Transformation gewappnet zu sein.