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Vom Weizen bis zur Flasche

Lösemittel HFIP entpuppt sich als Schlüssel für eine „Grüne Chemie“ mit Kohlehydraten

| Autor/ Redakteur: Dr. Ulf Prüße, Nicole Paul* / M.A. Manja Wühr

Trinken wir unser Wasser bald aus PEF-Flaschen? Möglich wäre es dank eines effizienteren Verfahrens zur Herstellung der Basischemikalie HMF aus Zucker – entwickelt am Thünen-Institut.

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Dr. Ulf Prüße und sein Team konnten die Effizienz des Synthesewegs der Basischemikalie HMF deutlich steigern.
Dr. Ulf Prüße und sein Team konnten die Effizienz des Synthesewegs der Basischemikalie HMF deutlich steigern.
(Bild: Thünen-Institut)

Das Gros der chemischen Produktion basiert auf Erdöl – noch. Denn Verbraucher, Regierung und Industrie treiben die Rohstoffwende voran. Bestes Beispiel für die „Grüne Chemie“ von morgen ist ein neues Verfahren zur Herstellung von 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) aus Kohlenhydraten – entwickelt am ­Thünen-Institut in Braunschweig. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Vorhabens gelang es, die Effizienz des bisherigen Syntheseweges für die vielseitige Basischemikalie deutlich zu erhöhen.

Biobasiertes HMF eröffnet aufgrund der vielen Funktionalitäten eine breite Folgechemie, ist bislang aber noch nicht wirtschaftlich herstellbar. HMF-Folgeprodukte eignen sich als Monomere für Kunststoffe, als Basis für Weichmacher oder als Kraftstoffzusatz. Ein HMF-Produkt von besonderer Bedeutung ist die Furandicarbonsäure (FDCA), denn auf ihrer Basis ließe sich ein biobasiertes Produkt für einen Massenmarkt herstellen: ein Ersatz für den Polyester PET. FDCA kann die petrochemisch hergestellte Terephthalsäure im PET ersetzen. Der so entstehende neue Kunststoff Polyethylenfuranoat (PEF) könnte vollständig biobasiert sein, da das zweite für die PET-Herstellung nötige Monomer, das Ethylenglycol, bereits biobasiert auf dem Markt verfügbar ist. Es wird aus Bioethanol hergestellt.

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PEF kann auch mit besseren Materialeigenschaften punkten. So ist es bis zu zehn Mal weniger durchlässig für Sauerstoff und Kohlendioxid als PET – kohlensäurehaltige Getränke in PEF-Flaschen wären also länger haltbar. Berichtet wird auch von einer besseren mechanischen Festigkeit, dies könnte den Materialaufwand bei Verpackungen reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass PEF auf den bestehenden PET-Anlagen bei niedrigerer Temperatur verarbeitet werden kann, da es einen etwas niedrigeren Schmelzpunkt als PET hat.

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