Synthese von Oxymethylenethern aus Biomasse

Im Zentrum des Projekts steht die Synthese von biobasierten Kraftstoffadditiven für Dieselmotoren. Bei den zu erforschenden Kraftstoffzusätzen handelt es sich um Oxymethylenether (OME), deren Verbrennung sich durch eine geringere Rußpartikel-Entstehung im Vergleich zum Diesel auszeichnet. Die Verwendung von Biomasse als Ausgangsstoff bietet darüber hinaus den Vorteil eines geschlossenen CO2-Kreislaufes. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll Biomasse über unterschiedliche Intermediate zu OME umgesetzt werden.

Über den OxFA-Prozess, welcher am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik (CRT, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) entwickelt wurde, kann bei entsprechenden Prozessbedingungen Methylformiat mit einer Selektivität von über 90 % erhalten werden.  Ausgehend von Methylformiat sollen die für die OME-Synthese benötigten Komponenten OME1(Dimethoxymethan) und Formaldehyd synthetisiert werden, was über verschiedene Hydrier- und Oxidationsschritte erfolgt (vgl. Abbildung). Im Rahmen des Projekts sollen diese Reaktionsschritte sowohl in katalytischer als auch verfahrenstechnischer Hinsicht untersucht und optimiert werden.

In der Gruppe „Katalytische Systeme für die chemische Energiespeicherung“ (Patrick Schühle) werden zwei Schritte der Prozessroute im Detail untersucht. In einem Arbeitspaket steht die Hydrierung von Methylformiat zu Methanol in einer Batch- und einer kontinuierlichen Hydrieranlage im Fokus. Mit Hilfe dieser Anlagen sollen geeignete Prozessparameter ermittelt werden, um Methanol in der für die nachfolgenden Prozessschritte erforderlichen Reinheit zu synthetisieren. In einem weiteren Arbeitspaket wird die Flüssigphasenoxidation von Methanol zu OME1 untersucht.  Unter der Verwendung eines Mikroreaktorsystems stehen sowohl die Untersuchung der Aktivität verschiedener homogener Katalysatoren als auch die Ermittlung geeigneter Prozessparameter im Fokus dieses Arbeitspaketes.

Das Teilprojekt wird im Rahmen des am Helmholtz Institut Erlangen-Nürnberg (Arbeitskreis Prof. P. Wasserscheid) angesiedelten Projektes „Erforschung und Entwicklung eines emissionsfreien und stark emissionsreduzierten Antriebssystems am Beispiel des Schienenverkehrs“ (DBA01701) vom Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Energie und Technologie (StMWi) gefördert.