{"id":152817,"date":"2024-10-31T07:26:00","date_gmt":"2024-10-31T06:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=152817"},"modified":"2024-10-28T10:31:48","modified_gmt":"2024-10-28T09:31:48","slug":"altes-ol-neue-produkte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/altes-ol-neue-produkte\/","title":{"rendered":"Altes \u00d6l, neue Produkte"},"content":{"rendered":"\n\n
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\u00a9 Curated Lifestyle\/Unsplash<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

J\u00e4hrlich fallen weltweit 119 Millionen Tonnen gebrauchtes Pflanzen\u00f6l an, haupts\u00e4chlich aus Gewerbek\u00fcchen und Restaurants. Nur ein kleiner Teil davon wird wiederverwendet, beispielsweise zur Produktion von Treibstoffen wie Biodiesel. Am Leibniz-Institut f\u00fcr Katalyse in Rostock (LIKAT) hat die Doktorandin Fairoosa Poovan in der Forschungsgruppe von Prof. Matthias Beller einen Katalysator entwickelt, der gebrauchtes Speise\u00f6l nutzt, um prim\u00e4re Amine zu synthetisieren. Das sind bedeutende Vorstufen f\u00fcr eine Vielzahl von Produkten unseres t\u00e4glichen Lebens, einschlie\u00dflich der Herstellung von Arzneimitteln.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Kreislaufwirtschaft f\u00fcr Kohlenstoff<\/h3>\n\n\n\n

Diese Forschungen unterst\u00fctzen die globalen gesellschaftlichen Ziele einer CO2<\/sub>-neutralen Wirtschaft und der Klimaneutralit\u00e4t. Bislang wurde gebrauchtes Speise\u00f6l haupts\u00e4chlich zu Biokraftstoffen verarbeitet. Das bedeutet, dass der atomare Kohlenstoff im gebrauchten Speise\u00f6l mit dem Diesel verbrennt und als CO2<\/sub> in die Atmosph\u00e4re gelangt, mit negativen Folgen f\u00fcr das Klima. Es w\u00e4re kl\u00fcger, den Kohlenstoff bei der Verwertung des Alt-Speise\u00f6ls zu behalten und ihn zur\u00fcck in den Kreislauf zu bringen, wo er ebenfalls ben\u00f6tigt wird. Schlie\u00dflich ist Kohlenstoff in nahezu allen unseren Alltagsprodukten enthalten.<\/p>\n\n\n\n

Angesichts des Klimawandels lernen Gesellschaften auf der ganzen Welt, auf fossile Kohlenstoffquellen wie Kohle, \u00d6l und Gas zu verzichten. Alternativ arbeitet die Chemie mit anderen Wissenschaftsdisziplinen zusammen, um Konzepte und Produkte zu entwickeln, die dem Leitprinzip der Kreislaufwirtschaft folgen. Dazu geh\u00f6rt, Kohlenstoff f\u00fcr unsere Wirtschaftsg\u00fcter in Zukunft aus organischem und plastischem Abfall zu gewinnen. In diesem Themenfeld wird im Leibniz-Institut f\u00fcr Katalyse eng mit der Otto-von-Guericke-Universit\u00e4t Magdeburg und dem dortigen Max-Planck-Institut f\u00fcr Dynamik komplexer technischer Systeme zusammengearbeitet. Eines der gemeinsamen Ziele in dieser Kooperation ist es, neue Anwendungsm\u00f6glichkeiten f\u00fcr (bio-basierte) Abf\u00e4lle zu finden.<\/p>\n\n\n\n

Massenprodukt Amine<\/h3>\n\n\n\n
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\u201eUnser Ziel ist es, gebrauchtes Speise\u00f6l als n\u00fctzliches chemisches Ausgangsmaterial zur Herstellung wertvoller Produkte zu erschlie\u00dfen\u201c, sagt Fairoosa Poovan<\/strong>. \u201eAmine waren eine naheliegende Wahl.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Das sind Derivate von Ammoniak (NH3), sie werden in der organischen Chemie in gro\u00dfem Ma\u00dfstab ben\u00f6tigt. Es gibt Dutzende von Arten von Aminen, und der globale Markt wird auf \u00fcber 16 Milliarden US-Dollar gesch\u00e4tzt.<\/p>\n\n\n\n

Gebrauchtes Speise\u00f6l enth\u00e4lt langkettige Fetts\u00e4uren, die in andere wertvolle Chemikalien umgewandelt werden k\u00f6nnen. Mit einem geeigneten Katalysator und in Anwesenheit von Ammoniak und Wasserstoff werden auch gew\u00fcnschte Amine daraus. Wenn eines der drei Wasserstoffatome im Ammoniak durch eine andere Gruppe ersetzt wird, bezeichnen Chemiker diese Amine als \u201eprim\u00e4re Amine\u201c (R-NH2). Fairoosa Poovan entwickelte einen Kobalt-basierten Katalysator unter Betreuung ihres Doktorvaters Matthias Beller sowie Jagadeesh Rajenahally, der gebrauchtes Speise\u00f6l effizient in prim\u00e4re Fetts\u00e4urenamine umwandeln kann.<\/p>\n\n\n\n

Die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung bestand darin, einen selektiven und kosteneffizienten Weg zur Herstellung dieser prim\u00e4ren Amine aus Bioabf\u00e4llen zu finden. Bisher nutzt die Industrie zur Herstellung von Fetts\u00e4ureaminen den sogenannten \u201eNitrilweg\u201c. Dieser etablierte Prozess hat jedoch Nachteile. Er ben\u00f6tigt harte Reaktionsbedingungen, umfasst mehrere Reaktionsschritte und ergibt am Ende ein Produktgemisch verschiedener Amine (prim\u00e4r, sekund\u00e4r und terti\u00e4r), die aufgrund ihrer strukturellen \u00c4hnlichkeit nur schwer zu trennen sind.<\/p>\n\n\n\n

Selektive Ein-Topf-Reaktion<\/h3>\n\n\n\n

Die industrielle Synthese von Fettaminen umfasst drei Schritte. Erstens: Hydrolyse von Pflanzen\u00f6l zu Fetts\u00e4uren. Zweitens: Aminierung-Dehydratisierung von Fetts\u00e4uren bei hoher Temperatur (\u00fcber 250 \u00b0C) in Anwesenheit von Metalloxidkatalysatoren (z.B. Aluminiumoxid oder Zinkoxid), um Fettnitrate zu erzeugen. Schlie\u00dflich drittens: Hydrierung zur Herstellung der gew\u00fcnschten Amine.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eEs war unser Ziel, den Prozess so einfach wie m\u00f6glich zu halten und ein Ein-Topf-System zu entwickeln, mit dem wir alle Substanzen samt Katalysator als L\u00f6sung in einem Gef\u00e4\u00df kombinieren. Dies verbessert die Ressourcen-, Atom- und Reaktionseffizienz signifikant\u201c, sagt Fairoosa<\/strong>. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Im Vergleich zum industriellen Verfahren arbeitet ihr Prozess bei moderateren Temperaturen, und aufgrund der hohen Effizienz des Katalysators wird das prim\u00e4re Amin mit \u201ehervorragender Selektivit\u00e4t\u201c, wie sie sagt, produziert. Und es ist auch ein kosteneffizienter Weg zu Aminen, da Fairoosa Poovan Kobalt, ein unedles Metall, als Katalysator verwendet.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr das Experiment verwendete Fairoosa Poovan handels\u00fcbliches Sonnenblumen\u00f6l, das zum Kochen verwendet wurde. Nach einer Filtration analysierte sie es in einem akkreditierten Lebensmittelqualit\u00e4tslabor, Lufa Northwest. Speise\u00f6le sind ein komplexes System aus verschiedenen Fetts\u00e4urekomponenten. Die meisten von ihnen haben eine Kettenl\u00e4nge von 16 oder 18 Kohlenstoffatomen, entsprechend unterscheiden sich auch die produzierten Amine in der L\u00e4nge der Fetts\u00e4urekette. Nach den Worten von Fairoosa Poovan ist es wichtig, das Verh\u00e4ltnis der verschiedenen Fetts\u00e4uren im gebrauchten Speise\u00f6l zu kennen, um Reaktion sowie Funktion und Effizienz des Katalysators beurteilen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Geeignet f\u00fcr den Abbau von Polymeren<\/h3>\n\n\n\n

Der Prozess kann ebenso gut f\u00fcr das Upcycling von Kunststoffen verwendet werden, dessen Recyclingproblem sehr \u00e4hnlich ist, sogar in \u00e4hnlichem Ma\u00dfstab. J\u00e4hrlich verlassen 300 Millionen Tonnen Kunststofferzeugnisse die Produktionsst\u00e4tten weltweit. Laut offiziellen Angaben werden 53 Prozent dessen, was in den gelben M\u00fclltonnen landet, zumindest in Deutschland, \u201eenergetisch\u201c recycelt, d.h. verbrannt.<\/p>\n\n\n\n

Und damit kommen wir zur\u00fcck zum Ausgangspunkt. \u201eAn einer Kreislaufwirtschaft f\u00fchrt kein Weg vorbei\u201c, schlie\u00dft die Chemikerin. Sie wird n\u00e4chstes Jahr ihre Dissertation an der Universit\u00e4t Rostock verteidigen.<\/p>\n\n\n\n

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Kontakte<\/h3>\n\n\n\n

Fairoosa Poovan
PhD student
E-Mail: Fairoosa.poovan@catalysis.de<\/a>

Prof. Dr. Matthias Beller
Head of Research Department \u201cApplied homogeneous Catalysis\u201d\u00a0
E-Mail: Matthias.Beller@catalyis.de<\/a>

Prof. Dr. Jagadeesh Rajenahally
Group Leader \u201c Katalyse f\u00fcr nachhaltige Synthesen \u201d
E-Mail: Jagadeesh.rajenahally@catalysis.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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