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05.02.2014 | Umwelt | Im Fokus | Onlineartikel

Chemische Produkte werden erneuerbar

Autor:
Julia Ehl

Chemische Produkte basieren meist auf Erdöl oder Erdgas. Erklärtes Ziel ist der Ersatz des Erdöls durch Biomasse. Wissenschaftlern ist die Herstellung einer wesentlichen Plattformchemikalie aus Biomasse in industriellem Maßstab gelungen.

Chemische Produkte basieren derzeit überwiegend auf fossilen Rohstoffen. Erdöl und Erdgas sind die Rohstoffe für die Herstellung von Basis- oder Plattformchemikalien. Aus diesen Chemikalien werden dann verschiedenste Industrieprodukte hergestellt, z.B. Kunststoffe, Beschichtungen, Farben und Lacke. Ziel umfangreicher Forschungen ist der Ersatz des Erdöls durch Biomasse. Dabei wird der Plattformchemikalie 5-Hydroxymethylfurfural eine wichtige Rolle zugeschrieben. Nach Einschätzung des U.S. Department of Energy ist 5-HMF eine der zehn wichtigsten Plattformchemikalien.

5-HMF ist eine organische Verbindung, die sich bei der thermischen Zersetzung von Kohlehydraten bildet. So lässt sich 5-HMF in vielen Lebensmitteln nachweisen, die einer Hitzebehandlung unterzogen wurden, wie Milch, Fruchtsaft, Honig oder Kaffee. Beim Erhitzen von Zucker in einer Pfanne macht sich die Verbindung durch einen karamellartigen Geruch bemerkbar. 5-HMF lässt sich aus pflanzlicher Biomasse gewinnen und kann in der chemischen Industrie künftig als Ausgangsstoff für verschiedene innovative Materialien fungieren, vor allem für Polymere mit spezifischen Eigenschaften. Bisher war aber die Herstellung von 5-HMF im industriellen Maßstab nicht möglich.

Hydrothermale Karbonisierung ergibt chemische Bausteine

Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun zusammen mit ihrem Industriepartner AVA Biochem eine Produktionsanlage entwickelt, die die kommerzielle Herstellung der Plattformchemikalie 5-HMF ermöglicht. Als Grundlage diente die hydrothermale Karbonisierung, ein Verfahren, in dem Biomasse in einem geschlossenen System in wässriger Suspension bei hohen Temperaturen und erhöhtem Druck in Biokohle umgewandelt wird. Anders als bei der hydrothermalen Karboniserung wird bei dem neuen Verfahren jedoch die Bildung eines Feststoffs verhindert; die Bruchstücke aus der Biomasse werden zu chemischen Bausteinen, beispielsweise für die Herstellung von Kunststoffen, umgewandelt.

Springer-Autor Oliver Türk befasst sich in seinem Buch "Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe" mit den aktuell bereits im industriellen Maßstab möglichen Verwendung. So beschreibt er in Kapitel 13 "Furanharze, Polyfurfurylalkohol" die Herstellung ,das Vorkommen und die Anwendung von Furfural. Furfural dient als Synthesebaustein für zahlreiche Derivate. Die Hauptanwendung ist Furfurylalkohol und davon abgeleitete Furanharze, die u.a. bereits eine große Bedeutung bei der Herstellung von Sandformen für die Gießerei-Industrie haben, da sie auch ökonomisch bereits interessant sind.

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