Navigation

Selektive katalytische Oxidation biogener Rohstoffe zu organischen Säuren in flüssig-flüssig Zweiphasensystemen mit in-situ Produktisolierung (SelkatOx)

Vor dem Hintergrund zurückgehender fossiler Rohstoffbestände in Kombination mit dem Anspruch, die Herstellung von Basischemikalien auf eine regenerative Rohstoffgrundlage zu stellen, kann Biomasse als wichtige Energie- und Kohlenstoffquelle angesehen werden. Unter dem Begriff „Biomasse“ versteht man sämtliche Stoffe organischer Herkunft, die Kohlenstoff enthalten. Während Wind- und Sonnenenergie je nach Wetterlage oder Tageszeit schwanken, ist Biomasse saisonal verfügbar und stellt als Ressource erneuerbarer Energie die einzig verfügbare regenerative Kohlenstoffquelle dar. Um die natürlich gewachsene Biomasse effektiv nutzbar zu machen wird eine Umwandlung in besser handhabbare Verbindungen angestrebt. Dadurch wird die Energiedichte erhöht, und der Transport effizienter. Als geeigneter nachwachsender Ausgangsstoff hat sich Lignocellulose Biomasse als viersprechend gezeigt. Diese ist Hauptbestandteil von Pflanzenmaterial und besteht aus den Hauptbestandteilen Cellulose, Hemicellulose und Lignin.

Mit Hilfe von Polyoxometallat-Katalysatoren (POMs), welche schon länger Bestandteil intensiver Forschung am CRT sind, konnten bei der Oxidation lignocelluloser Biomasse gezielt Basischemikalien wie Ameisensäure oder Essigsäure erzeugt werden. Zielsetzung unserer Forschung ist es, weitere technisch relevante organische Säuren mithilfe definierter Reaktionsbedingungen zu erzeugen. Hierbei ist die Eigenschaft der Katalysatoren, verschiedene Abbaumechanismen bei unterschiedlichen Bedingungen zu begünstigen, von großer Bedeutung.

http://www.stromneu.de/biomasse.php
M. Niu, Y. Hou, S. Ren, W. Wang, Q. Zheng und W. Wu, „The relationship between oxidation and hydrolysis in the conversion of cellulose in NaVO3 – H2SO4 aqueous solution with O2“, Green Chemistry, 2015, 17, 335-342

Dieses Projekt bietet großes Potential, da durch geschickte Auswahl an Katalysatoren und Prozessbedingungen, im Gegensatz zu traditionellen Holzaufschluss-Prozessen, auch das schwer zugängliche Lignin umgesetzt werden kann. Aus vorangegangen Versuchen wurde deutlich, dass es einen Zusammenhang zwischen Reaktionstemperatur und Produktselektivität gibt. So zeigte sich, dass bei höheren Temperaturen bevorzugt höhere Säuren erzeugt werden können. Das Ziel ist es nun, die komplexen, parallel ablaufenden Vorgänge während der katalytischen Umsetzung besser zu verstehen und die Ausbeute der gewünschten Wertprodukte zu optimieren. Durch diese Arbeit leisten wir einen Beitrag dazu, die Herstellung organischer Plattformchemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen weiter voran zu treiben, um eine nachhaltige Alternative zu fossilen Kohlenstoffquellen möglich zu machen.

Dieses Projekt wird von der Vector-Stiftung unter dem Förderkennzeichen 2016-033 über einen Zeitraum von zwei Jahren großzügig gefördert.