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Nachhaltige Kunststoffproduktion

Forscher entwickeln Katalysator als PET-Alternative

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Chemiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben einen neuen kostengünstigen Katalysator für die Kunststoffproduktion entwickelt. Er setzt ein Bioraffinerieprodukt in einen Ausgangsstoff für die Synthese von Kunststoffen um, die eine nachhaltige Alternative zum weit verbreiteten PET darstellen könnten. Gleichzeitig kann in der Reaktion der potenzielle Energieträger Wasserstoff gebildet werden.

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Das Bochumer Team: Dulce Morales, Steffen Cychy, Stefan Barwe, Dennis Hiltrop, Martin Muhler und Wolfgang Schuhmann (v.l.n.r.)
Das Bochumer Team: Dulce Morales, Steffen Cychy, Stefan Barwe, Dennis Hiltrop, Martin Muhler und Wolfgang Schuhmann (v.l.n.r.)
(Bild: RUB, Marquard)

Bochum – Das Team um Stefan Barwe und Prof. Wolfgang Schuhmann vom Bochumer Zentrum für Elektrochemie sowie der RUB-Lehrstuhl für Technische Chemie unter Leitung von Prof. Martin Muhler. stellen in einer Studie einen Nickelboridkatalysator vor, der – da er keine Edelmetalle enthält – im Vergleich zu vielen anderen Katalysatoren gut verfügbar und kostengünstig ist. Er kann das Bioraffinerieprodukt HMF (5-Hydroxymethyl-furfural) in FDCA (2,5-Furandicarbonsäure) umsetzen. „FDCA ist für die Industrie interessant, weil es zu Polyestern verarbeitet werden kann“, erklärt Barwe. „So kann PEF, eine Alternative zu PET, hergestellt werden – und das alles basierend auf nachwachsenden Rohstoffen, nämlich Pflanzen.“

In den Versuchen des Bochumer Teams setzte der Katalysator in einer halben Stunde 98,5 %des Ausgangsstoffs HMF in FDCA um. Abfallprodukte entstanden keine. „Wir haben den Katalysator außerdem so designt, dass er unter den gleichen Bedingungen effektiv ist, unter denen auch die Wasserstofferzeugung gelingt“, beschreibt Barwe einen weiteren Vorteil der Entwicklung. So konnten die Forscher gleichzeitig mit dem Ausgangsstoff für die Kunststoffproduktion den potenziellen Energieträger Wasserstoff synthetisieren. Üblicherweise wird Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen, wobei auch Sauerstoff entsteht. Der besonders energiezehrenden Reaktionsschritt, die Sauerstoffentwicklung, entfiel, indem die Forscher die Wasserstoff- und FDCA-Produktion koppelten.

Mit elektrochemischen Methoden und Infrarot-Spektroskopie klärte das Team außerdem die Reaktion Schritt für Schritt auf. Die Chemiker konnten erstmals in Echtzeit verfolgen, über welche Zwischenprodukte HMF in FDCA umgesetzt wird.

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