Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme

Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme

Eine Produktionsanlage in der chemischen oder biotechnologischen Industrie ist so komplex wie ein Lebewesen: Unzählige Komponenten arbeiten darin an einem Produkt. Zahlreiche Prozesse beeinflussen sich dabei gegenseitig oder konkurrieren gar miteinander. Und oft genug ist nicht klar, warum ein Prozess funktioniert oder gerade nicht. Daher erforschen die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme sowohl biologische als auch technische Vorgänge. Ingenieure, Chemiker, Physiker, Biologen und Mathematiker entwickeln dafür mathematische Modelle. Im Fall der technischen Prozesse testen sie diese Modelle in eigenen Versuchsanlagen. Anschließend entwerfen sie eine geeignete Steuerung und Regelung, damit die Prozesse in den Anlagen nicht unversehens zum Erliegen kommen oder gar außer Kontrolle geraten. Auf der Basis ihrer Erkenntnisse entwickeln die Forscher aber auch völlig neue Prozesskonzepte mit weitaus höherer Effizienz.

Kontakt

Sandtorstr. 1
39106 Magdeburg
Telefon: +49 391 6110-0
Fax: +49 391 6110-500

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):

IMPRS for Systems and Process Engineering for a Sustainable Chemical Production

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Abteilung Systemtheoretische Grundlagen der Prozess- und Bioprozesstechnik

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Abteilung System- und signalorientierte Bioprozesstechnik

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Abteilung Physikalisch-Chemische Grundlagen der Prozesstechnik

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Eine Podiumsdiskussion mit fünf Rednern auf einer Bühne, die vor einem Publikum sprechen, darunter Dietmar Harhoff, Direktor am Max-Planck-Institut für Innovation und Wettbewerb, Susanne Kadner, Co-Founder CIRCULAR REPUBLIC & Directorin der UnternehmerTUM, Kai Sundmacher, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme und Ralf P. Thomas, Finanzvorstand der Siemens AG

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

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Vom 24. bis 26. Juni 2025 ist die Max-Planck-Gesellschaft mit ihrer Jahresversammlung zu Gast in Magdeburg. Am ersten Tag fand im Jahrtausendturm in Magdeburg die Preisverleihung an Edelgard Bulmahn statt. Die SPD-Politikerin wurde mit der Harnack-Medaille geehrt.

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

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Kai Sundmacher - rechts im Bild - entwickelt neue verfahrenstechnische Prozesse für eine klimaneutrale Chemieindustrie. links im Bild - erforscht, wie Innovationen erfolgreich in die Anwendung kommen – auch in der Kreislaufwirtschaft.

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

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Grünlich schimmernde Plastikflaschen mit hellgrünen Deckeln, dicht gepackt in einem Netz aus grünen Fäden.

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.

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Das Team von eversyn

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

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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.

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Computer-basierte Trennprozesse für eine bio-basierte Produktion von Chemikalien

2024 König-Mattern, Laura; Rihko-Struckmann, Liisa; Sundmacher, Kai

Chemie Informatik Komplexe Systeme Mathematik

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.

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Bereitstellung von reinen Enantiomeren durch Kopplung von Trennverfahren mit enzymatischer Racemisierung

2023 Isabel Harriehausen, Jonathan Gänsch, Karyna Oliynyk, Katja Bettenbrock, Heike Lorenz und Andreas Seidel-Morgenstern

Chemie Komplexe Systeme Strukturbiologie Zellbiologie

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.

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Kontrolle und Regulation der Balance von Zellwachstum und Zellabbau

2022 Metehan Ilter, Eric Schulze-Niemand, Matthias Stein 

Chemie Komplexe Systeme Strukturbiologie Zellbiologie

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. 

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Maschinelles Lernen von dynamischen Systemen 

2021 Benner, Peter; Goyal, Pawan K. 

Chemie Komplexe Systeme Strukturbiologie Zellbiologie

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. 

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Integrierter Material- und Prozessentwurf mit Künstlicher Intelligenz

2020 Teng Zhou, Zhen Song, Steffen Linke, Zhiwen Qi, Kai Sundmacher, Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, Abteilung Prozesstechnik, Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, Lehrstuhl Systemverfahrenstechnik, Max-Planck Partnergruppe, East China University of Science and Technology, Shanghai

Chemie Komplexe Systeme

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.

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