Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme

Mehr als 400 Gäste kamen zur Festversammlung in die Johanniskirche in Magdeburg. Das Thema des Abends: Kreislaufwirtschaft. Die Circular Economy – da waren sich die Teilnehmenden der Podiumsdiskussion einig – bietet ein enormes wirtschaftliches Potential

Vom 24. bis 26. Juni 2025 ist die Max-Planck-Gesellschaft mit ihrer Jahresversammlung zu Gast in Magdeburg. Rund 500 interne und externe Gäste werden zu den verschiedenen Veranstaltungen und Gremiensitzungen erwartet

Was macht eine echte Kreislaufwirtschaft so herausfordernd – technisch, wirtschaftlich, gesellschaftlich? Kai Sundmacher, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, und Dietmar Harhoff, Direktor am Max-Planck-Institut für Innovation und Wettbewerb, sprechen im Doppelinterview über nötige Anreize, langlebige Produkte und die Macht kleiner Entscheidungen

Auch die chemische Industrie muss sich von fossilen Rohstoffen verabschieden, um den Ausstoß von Treibhausgasen, aber auch Abfall zu vermeiden. Eine Kreislaufwirtschaft in der Chemieproduktion könnte das möglich machen.

Das Startup will mit dem Startkapital seine Technologien in den Bereichen Ernährung und Biopharmazie beschleunigen

Auch die chemische Industrie muss sich in den kommenden Jahren und Jahrzehnten von fossilen Rohstoffen verabschieden – um den Ausstoß von Treibhausgasen, aber auch Abfall zu vermeiden. Am Magdeburger Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme unterstützen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diese Transformation mit zahlreichen Projekten.

Recycling ist bislang vor allem bei Papier und Plastik ein Thema, wiederverwerten lässt sich aber auch CO₂ – zum Beispiel als Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas. Ein Team des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg hat einen Prozess entwickelt, der die CO₂-Methanisierung auch großtechnisch ermöglicht. Das Verfahren könnte dazu beitragen, den Einsatz fossiler Rohstoffe zu reduzieren.

Wenn eine weltumspannende Pandemie durch Grippeviren droht, könnte die Impfstoffproduktion an ihre Grenzen kommen. Denn der Grippe-Impfstoff wird heute größtenteils noch in bebrüteten Hühnereiern erzeugt. Udo Reichl, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, und seine Mitarbeiter erforschen daher eine vollautomatische Produktion in Zellkulturen, die im Krisenfall Impfstoff in großer Menge liefern soll.

Normalerweise arbeiten Peter Benner und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg an komplizierten numerischen Methoden, um die Regelung und Steuerung technischer Systeme und Anlagen zu optimieren. Doch jüngst kam ihre Forschung in einem politischen Konflikt zum Einsatz. Es ging um Drogenanbau, Pestizide und Grenzverletzungen in Südamerika.

Holzabfälle und Stroh bergen wertvolle Substanzen für die chemische Industrie, die Chemiker des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg gewinnen wollen. Die Forscher suchen nach Mitteln, Biomasse in nützliche chemische Verbindungen zu verwandeln und diese als Energieträger oder Rohstoffe zu nutzen.

Die Chemikalienproduktion basiert heute meist auf fossilen Rohstoffen und Energieträgern, deren Nutzung zu klimaschädlichen CO₂-Emissionen führt. Daher ist der Umstieg auf erneuerbare Rohstoffe, insbesondere Biomasse, unumgänglich. Wir untersuchen auf Lösungsmitteln basierende Trennverfahren, die Biomasse für eine ressourceneffiziente Produktion von Chemikalien verfügbar machen. Um optimale Lösungsmittel für jeden Trennschritt zu identifizieren, entwickeln wir rechnergestützte Optimierungsmethoden für Lösungsmittelmoleküle, basierend auf Quantenchemie und Methoden des maschinellen Lernens.

Enantiomere sind Paare chemischer Verbindungen, die zueinander spiegelbildlich aufgebaut sind. Aufgrund der Tatsache, dass die lebende Materie lediglich aus der L-Form von Aminosäuren aufgebaut ist, rufen Enantiomere in biologischen Systemen unterschiedliche Wirkungen hervor. Deshalb besteht ein Bedarf an effizienten Methoden zur Bereitstellung von reinen Enantiomeren. Wir berichten über die Entwicklung neuartiger Prozesse.

Deubiquitinasen sind Enzyme, die wichtige Signaltransduktionswege und Proteinabbau im menschlichen Organismus regulieren. Mutationen und Dysregulation führen zu einem unkontrollierten Zellwachstum. Pathogene aus Bakterien und Viren sind in der Lage, die Abwehr durch das menschliche Immunsystem zu umgehen, indem sie die Deubquitinasen des Wirts imitieren und ausschalten. Computersimulationen sind in der Lage, mechanistische Details dieser Prozesse aufzuklären und Einsicht in die strukturelle Dynamik der Aktivierung und der Funktion der Deubiquitinasen in Pathogenen und im Menschen zu geben. 

Wir diskutieren die Identifizierung nichtlinearer dynamischer Systeme aus Daten. Unser Ansatz beruht auf der Symbiose von Operatorinferenz und Deep Learning. Anwendungen finden sich z.B. beim Entwurf digitaler Zwillinge in Industrie und Technik. 

Mittels modellgestützter Optimierung der Strukturen von Lösungsmitteln und Materialien können chemische Prozesse signifikant verbessert werden. Mit systematischen Screeningmethoden können toxische durch umweltfreundliche Hilfsstoffe ersetzt werden.