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Nachhaltige Erzeugung von Acrylsäure

Acrylsäure ist die einfachste ungesättigte Carbonsäure mit einer Vinyl-Gruppe am α-Kohlenstoff (auch Prop-2-ensäure). Sie ist eine farblose und klare Flüssigkeit mit charakteristischem, essigähnlichem Geruch. Acrylsäure, ihre Salze und Ester (Acrylate) sind, unter anderem, wichtige Ausgangsmaterialen für die Polymer-Industrie. Materialien basierend auf Acrylsäure und ihren Derivaten sind transparent, leichthaftend, elastisch und stabil gegenüber Luft und Wärme. Sie finden zum Beispiel in Oberflächenbeschichtungen, Haftklebstoffen und Superabsorbern Anwendung.

Die derzeit kommerziell und großtechnisch angewandte Acrylsäureproduktion basiert auf einem zweistufigen, katalytischen Oxidationsprozess, bei dem aus „Steamcracken“ von Erdölfraktionen gewonnenes Propylen als Ausgangsmaterial verwendet wird. Auf diese Weise werden jährlich über fünf Millionen Tonnen an Acrylsäure produziert.

Das heutzutage immer stärker werdende Anliegen, die CO2 Emission und den Verbrauch an fossilen Energieträgern zu reduzieren, führt in der chemischen Industrie allerdings dazu, alternative und biobasierte Ausgangsmaterialien für die Acrylsäure-Produktion zu suchen.

Daher beschäftigen wir uns am CRT in Erlangen in der Arbeitsgruppe „Biomasse und nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien“ mit der Verwendung von erneuerbaren, biobasierten Rohstoffen als Grundlage für die Entwicklung eines nachhaltigen und großtechnischen Produktionsprozesses für „grüne“ Acrylsäure.

Milchsäure (2-Hydroxypropansäure) kann biotechnologisch über eine Fermentation von Kohlehydraten (Zucker, Stärke) gewonnen werden und weiterhin katalytisch über eine Dehydratisierungsreaktion (Abspaltung von Wasser) zu Acrylsäure umgewandelt werden. Somit stellt fermentativ gewonnene Milchsäure durch die Kombination aus niedrigen Produktionskosten und der Minimierung des Erdölverbrauches eine attraktive und umweltfreundliche Alternative als Ausgangsmaterial für die Bio-Acrylsäureproduktion dar.