{"id":20553,"date":"2014-05-23T02:50:32","date_gmt":"2014-05-23T00:50:32","guid":{"rendered":"http:\/\/www.umsicht.fraunhofer.de\/de\/presse-medien\/2014\/140521-bioethanol-20.html"},"modified":"2014-05-26T10:32:46","modified_gmt":"2014-05-26T08:32:46","slug":"hochwertige-stoffliche-nutzung-von-bioethanol","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/hochwertige-stoffliche-nutzung-von-bioethanol\/","title":{"rendered":"Hochwertige stoffliche Nutzung von Bioethanol"},"content":{"rendered":"

Ethanol sowie pflanzliche Fette und \u00d6le sind in Deutschland die mengenm\u00e4\u00dfig bedeutendsten Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen. Ein Gro\u00dfteil davon wird als Kraftstoff genutzt. Doch die Rohstoffe bieten weitaus mehr Potenzial. M\u00f6gliche Produkte mit hoher Wertsch\u00f6pfung sind h\u00f6here Alkohole mit drei bis zehn Kohlenstoffatomen sowie daraus hergestellte Ester. Diese eignen sich als L\u00f6sungs- oder Schmiermittel, Ru\u00dfminderer in Dieselkraftstoffen, Reinigungsmittel, aber vor allem als Weichmacher in Polymeren. Fraunhofer UMSICHT untersucht im vom BMELV \u00fcber den Projekttr\u00e4ger FNR gef\u00f6rderten Projekt \u00bbBioethanol 2.0\u00ab die Herstellung h\u00f6herer Alkohole und daraus abgeleiteter Ester auf Basis vollst\u00e4ndig biobasierter Ausgangsstoffe sowie deren Anwendungen.<\/strong><\/p>\n

\"Reaktor
Reaktor f\u00fcr die Synthese h\u00f6herer Alkohole.<\/figcaption><\/figure>\n

Viele Kunststoffe erlangen ihr Eigenschafts- und Verarbeitungsprofil erst durch den Zusatz von Additiven, von denen Weichmacher \u2013 chemisch im Wesentlichen aus Estern bestehend \u2013 die weitaus st\u00e4rkste Klasse ausmachen. Im Zuge der Diskussion um die Endlichkeit des Roh\u00f6ls, der Vermeidung des Klimawandels und der Nachhaltigkeit im Allgemeinen wird vermehrt nach L\u00f6sungen f\u00fcr die biobasierte Herstellung von Weichmachern gesucht. Bioethanol etwa eignet sich ebenso wie pflanzliche Fette und \u00d6le f\u00fcr weitaus mehr als nur den Kraftstoff-Einsatz. Doch bisher ist deren stoffliche Verwendung f\u00fcr die Herstellung von Spezialprodukten bzw. eine Herstellung hochwertiger Brenn- oder Kraftstoffe wirtschaftlich noch nicht realisierbar.<\/p>\n

Fraunhofer UMSICHT hat ein Verfahren entwickelt, das dies k\u00fcnftig \u00e4ndern kann. Der Prozess macht h\u00f6here Alkohole mit drei bis zehn Kohlenstoffatomen (wie Butanol oder Hexanol) aus biobasierten kurzkettigen Alkoholen mit ein bzw. zwei Kohlenstoffatomen (Methanol, Ethanol) zug\u00e4nglich. Reagieren die h\u00f6heren Alkohole mit S\u00e4uren (Bernstein- oder Citronens\u00e4ure), die durch Fermentation hergestellt wurden, entstehen als neue Verbindungen Ester, die zu 100 Prozent biobasiert sind. Der Markt f\u00fcr diese organischen Verbindungen, die unter anderem als Weichmacher in Polymeren verwendet werden k\u00f6nnen, umfasst j\u00e4hrlich etwa 20 Millionen Tonnen.<\/p>\n

\"Auch
Auch bei Minustemperaturen nicht spr\u00f6de: Abh\u00e4ngig vom Anwendungsgebiet ben\u00f6tigen Weichmacher spezifische Eigenschaften.<\/figcaption><\/figure>\n

Herstellungskosten biobasierter Ester werden minimiert<\/h3>\n

In einem vorangegangenen Projekt bei Fraunhofer UMSICHT wurden bereits mit einem speziellen Katalysator in einem kontinuierlich betriebenen Prozess Kettenaufbaureaktionen wie etwa die Dimerisierung (Reaktion von zwei Molek\u00fclen) von Ethanol zu Butanol durchgef\u00fchrt. Im weiteren Reaktionsverlauf entstehen durch Reaktionen von Ethanol mit neu gebildeten Alkoholen wie Butanol noch h\u00f6hermolekulare Alkohole (z.B. Hexanol oder Octanol). Durch Variation der Stoffmengenverh\u00e4ltnisse werden die Produktverh\u00e4ltnisse stark beeinflusst. So werden bei der Verwendung bestimmter Mischungen Alkohole mit einer ungeraden Anzahl an Kohlenstoffatomen gebildet, und die Anzahl der kurzkettigen verzweigten Molek\u00fcle (z.B. Isobutanol) nimmt zu.<\/p>\n

Im n\u00e4chsten Schritt erfolgt die Veresterung von vornehmlich Bernsteins\u00e4ure, aber auch Citronens\u00e4ure mit den zuvor hergestellten Alkoholgemischen. Insbesondere wird dabei auch auf die Wiederverwendung der heterogenen Katalysatoren geachtet, da dies entscheidend f\u00fcr die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sein kann. Der Gesamtprozess wird aufgrund des Verzichts auf eine stoffspezifische Trennung (Aufreinigung) des Reaktionsprodukts stark vereinfacht, was die Herstellungskosten der Ester deutlich mindert. Die Umsetzung h\u00f6herer Alkohole oder deren Gemische mit biobasierter Bernstein- oder Citronens\u00e4ure l\u00e4uft bevorzugt unter Verwendung saurer Katalysatoren ab. Die Reaktionen werden in einem Parallelreaktorsystem durchgef\u00fchrt. Dieser Aufbau dient dazu, Reaktion und Stofftrennung voneinander zu separieren. Dadurch kann bei der Stofftrennung mit h\u00f6heren Temperaturen gearbeitet werden.<\/p>\n

Einsatzm\u00f6glichkeiten biobasierter Weichmacher<\/h3>\n

Die Ester werden in Mustermengen hergestellt, damit deren Anwendung als Weichmacher in unterschiedlichen Kunststoffen, biobasierten wie PLA, PHB oder Celluloseacetat und auch in fossil basierten wie PVC, intensiv getestet werden kann. Denn: Derartige biobasierte Weichmacher k\u00f6nnten k\u00fcnftig auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellte Produkte mit hoher Marktrelevanz und dementsprechender Wertsch\u00f6pfung ersetzen. Daher wird der Herstellung und sp\u00e4teren Applikation im Rahmen von Bioethanol 2.0 ein besonderer Stellenwert beigemessen.<\/p>\n

Weitere Informationen:<\/h3>\n

Projektbeschreibung (FNR)<\/a><\/p>\n

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