Jenseits der Industriechemie: Wie drei MIT-Chemiker die moderne Fertigung neu definierten

Im Jahr 1915 legte der Bostoner Berater Arthur D. Little dem Präsidenten des Massachusetts Institute of Technology einen Bericht vor, in dem er das Konzept der „Grundoperationen“ (Unit Operations) einführte. Zu jener Zeit wurde die Industriechemie als unstrukturierte Sammlung anlagenspezifischer Rezepte über verschiedene Wirtschaftszweige hinweg gelehrt. Little schlug stattdessen vor, komplexe Fertigungsprozesse in übertragbare physikalische Schritte wie Destillation, Wärmeübertragung und Filtration zu unterteilen. Obwohl das MIT bereits 1891 die ersten Abschlüsse im Bereich Chemieingenieurwesen in den Vereinigten Staaten vergeben hatte, fehlten den frühen Studiengängen eigene Laboratorien für Grundoperationen; sie kombinierten lediglich standardmäßige Industriechemie mit grundlegendem Maschinenbau.

Standardisierung der Industriechemie

Littles Perspektive entsprang jahrzehntelanger praktischer Industrieberatung. Nachdem er während seines Chemiestudiums am MIT die Studentenzeitung The Tech herausgegeben hatte, entwickelte er sich zum Experten für das Sulfitverfahren zur Papierherstellung. 1886 gründete Little gemeinsam mit Roger B. Griffin ein Beratungsunternehmen. Sieben Jahre später kam Griffin bei einer Laborexplosion ums Leben, doch Little setzte seine Beratungstätigkeit für synthetische Materialien wie Cellulosenitrat und Celluloseacetat fort. Da er beobachtete, dass amerikanische Investoren zögerten, in neue chemische Technologien zu investieren, setzte sich Little verstärkt für eine engere Verknüpfung von akademischer Ausbildung und industrieller Fertigung ein.

Die Verbindung von Labor und Industrie

Im Jahr 1900 schloss sich Little mit William Walker zusammen, einem Dozenten am MIT, der einen Bachelor-Abschluss der Pennsylvania State University und einen Doktortitel in organischer Chemie von der Universität Göttingen in Deutschland besaß. Walker wurde bald darauf an das MIT zurückgerufen, um den Lehrplan für Chemieingenieurwesen zu reformieren, während Little im Hintergrund dazu beitrug, die institutionelle Zustimmung und Finanzierung für gemeinsame Bildungsinitiativen zu sichern. 1908 eröffnete das MIT das Research Laboratory of Applied Chemistry. Dieses Labor ermöglichte es den Studierenden des Chemieingenieurwesens, direkt an praktischen Problemen kommerzieller Chemieunternehmen zu arbeiten, die im Gegenzug auch Stipendien für Studierende finanzierten.

Mathematische Strenge und Praxis

Im selben Jahr, 1908, trat Warren K. Lewis der Fakultät des MIT bei, nachdem er an der Universität Breslau in organischer Chemie promoviert hatte. Lewis brachte mathematische Präzision und quantitative Analysen in ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen ein. Unter seiner Leitung wurde die Lehre der Grundoperationen streng quantitativ ausgerichtet. 1916 richtete das MIT drei betriebsbasierte Stationen für seine School of Chemical Engineering Practice ein, an denen Studierende unter fächerübergreifender Aufsicht acht Wochen lang in Industrieanlagen arbeiteten. 1923 veröffentlichten Walker, Lewis und William H. McAdams das Werk The Principles of Chemical Engineering, das zum grundlegenden Lehrbuch des Fachgebiets wurde.

Von theoretischen Prinzipien zum industriellen Maßstab

Nach der Veröffentlichung des Buches kehrte Walker in die Beratung zurück, während Lewis seine akademische Anbindung beibehielt und als Berater für die Standard Oil Company of New Jersey tätig war. In Zusammenarbeit mit seinem Kollegen Edwin R. Gilliland entwickelte Lewis das Verfahren des katalytischen Wirbelschichtcrackens. Das Verfahren löste die Einschränkungen früherer katalytischer Cracking-Methoden von Eugene Houdry und ermöglichte die Produktion der riesigen Mengen an hochoktanigem Benzin, die während des Zweiten Weltkriegs benötigt wurden. Für diese Leistungen erhielt Lewis 1936 die Perkin-Medaille und wurde 1947 als erster Chemieingenieur mit der Priestley-Medaille ausgezeichnet. Little war bereits 1931 ebenfalls mit der Perkin-Medaille geehrt worden.

Die Formalisierung der Grundoperationen etablierte das Chemieingenieurwesen als eigenständige Disziplin, die sich von der allgemeinen Chemie abhob. Durch die Standardisierung physikalischer Prozesse über Branchengrenzen hinweg schufen Little, Walker und Lewis das quantitative Fundament für Durchbrüche in der Großfertigung. Sie prägten damit Standards in der Verfahrenstechnik, die die globale Energieerzeugung und die industrielle Produktion bis heute maßgeblich bestimmen.

KI-generierte redaktionelle Illustration; kein Dokumentarfoto.

Quelle: Arthur D. Little, William H. Walker, and Warren K. Lewis