{"id":90246,"date":"2021-06-16T07:26:33","date_gmt":"2021-06-16T05:26:33","guid":{"rendered":"https:\/\/news.bio-based.eu\/?p=89384"},"modified":"2021-06-16T01:51:30","modified_gmt":"2021-06-15T23:51:30","slug":"gruene-chemie-neue-effiziente-verfahren-fuer-biobasierte-fett-und-acrylnitrile-und-polyamide-entwickelt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/gruene-chemie-neue-effiziente-verfahren-fuer-biobasierte-fett-und-acrylnitrile-und-polyamide-entwickelt\/","title":{"rendered":"Gr\u00fcne Chemie: Neue, effiziente Verfahren f\u00fcr biobasierte Fett- und Acrylnitrile und Polyamide entwickelt"},"content":{"rendered":"
\"metalworking:<\/a>
Fettnitrile ben\u00f6tigt man u. a. zur Herstellung von Schmierstoffen. Foto: Kadmy – Fotolia<\/figcaption><\/figure>\n

Das Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) hat \u00fcber seinen Projekttr\u00e4ger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) drei Vorhaben im Bereich \u201eGr\u00fcne Chemie mit nachwachsenden Rohstoffen\u201c gef\u00f6rdert, die sehr vielversprechende Ergebnisse aufweisen.<\/strong><\/p>\n

In den Projekten wurden Verfahren zur Gewinnung von Fettnitrilen, Acrylnitrilen und Polyamiden entwickelt \u2013 drei Verbindungen, die als chemische Vorprodukte, als Textilfasern bzw. als Werkstoffe wirtschaftliche Bedeutung haben. Alle drei Verfahren weisen Vorteile gegen\u00fcber den bislang etablierten, konventionellen Syntheserouten auf: Sie k\u00f6nnen bei milderen Reaktionsbedingungen ablaufen, ben\u00f6tigen keine speziellen Aufreinigungsschritte oder L\u00f6sungsmittel oder wandeln die Ausgangsstoffe mit zum Teil sehr hohen Umsetzungsraten in die Zielprodukte um. In zwei der drei Vorhaben spielt die Biokatalyse mit Enzymen eine Schl\u00fcsselrolle. In allen drei F\u00e4llen stellen pflanzliche Rohstoffe die Ausgangsbasis dar und ersetzen die sonst \u00fcblichen petrochemischen Rohstoffe.<\/p>\n

Die drei Projekte im Einzelnen:<\/h3>\n

Fettnitrile<\/h3>\n

Biokatalytische Verfahren haben bei der Herstellung von Basis- und Spezialchemikalien heute noch keine gro\u00dfe Bedeutung. Dass sie hier durchaus Vorteile und wirtschaftliches Potenzial mitbringen k\u00f6nnen, zeigt das von der Universit\u00e4t Bielefeld entwickelte Verfahren zur Gewinnung von Fettnitrilen. Diese Vorprodukte ben\u00f6tigt man u.\u00a0a. zur Herstellung von Dispersionsmitteln, Emulgatoren und Schmierstoffen. Bereits 2011 lag der weltweite Fettnitril-Verbrauch bei 800.000 Tonnen.<\/p>\n

Die Bielefelder WissenschaftlerInnen gewannen die Zielverbindungen ausgehend von aus nachwachsenden Rohstoffen zug\u00e4nglichen Fettaldehyden. Nach deren Umsetzung mit der Bulkchemikalie Hydroxylamin setzten sie als Biokatalysator das Enzym Aldoximdehydratase (OxdB) ein. Das Verfahren ist das bislang Einzige, das bei milden Bedingungen (u.a. Raumtemperatur) und ohne Verwendung von toxischen Cyaniden eine \u00f6konomische Produktion von Fettnitrilen erlaubt. Weitere Vorteile: Die Nutzung verschiedener Herstellungsrouten f\u00fcr die Fettaldehyde als Ausgangssubstanzen erm\u00f6glichen ein breites Produktspektrum an Fettnitrilen. Eine Aufreinigung der Zwischenstufen ist ebenso entbehrlich wie der Einsatz zus\u00e4tzlicher L\u00f6sungsmittel.<\/p>\n

Besonders interessant gerade auch f\u00fcr eine perspektivische Nutzung in der Industrie ist die Effizienz des Verfahrens: Auch bei einer sehr hohen Substrat-Konzentration von 1,4 Kilogramm Aldoxim pro Liter Reaktionsmedium wurde das Substrat zu 93 Prozent zum gew\u00fcnschten Produkt n-Oktannitril umgesetzt. Bei einer Substratbeladung von 655 g\/L erzielten die Forscher eine Ausbeute von 97,5 Prozent.<\/p>\n

Acrylnitrile<\/h3>\n

Ebenfalls auf Biokatalyse setzten die Dralon GmbH und die Enzymicals AG in einem gemeinsamen Projekt. Ihnen gelang die Herstellung von Acrylnitril aus nachwachsenden Rohstoffen und dessen Polymerisierung und Verspinnung zu Polyacrylnitril(PAN)-Fasern. Die Qualit\u00e4t der biobasierten PAN-Fasern war mit der von PAN-Fasern aus fossilen Rohstoffen weitgehend identisch, nur beim \u201eWeissgrad nach Berger\u201c gab es noch leichte Unterschiede. Die im Projekt entwickelte Syntheseroute basiert auf bereits kommerziell eingesetztem Bio-Ethylenoxid. Auf einer der wenigen Synthesestufen zum Acrylnitril kamen enzymatische Biokatalysatoren aus der Klasse der Hydrolasen zum Einsatz. Vorteil des Verfahrens: Acrylnitril l\u00e4sst sich auf diesem Syntheseweg, vermutlich auch ohne L\u00f6sungsmittel, mit einer sehr hohen Atomeffizienz, also nahezu ohne Nebenprodukte, aus den Ausgangsstoffen erzeugen. Das Hauptnebenprodukt ist Wasser, welches ohnehin im Gesamtprozess der Faserherstellung ben\u00f6tigt wird.<\/p>\n

Dralon und Enzymicals suchen aktuell nach einem Partner f\u00fcr ein Konsortium, um das Verfahren wirtschaftlich zu bewerten und schrittweise vom technischen Labor- in den industriellen Ma\u00dfstab zu skalieren. Der Partner m\u00fcsste am Produktionsstandort idealerweise \u00fcber die erforderlichen Sicherheitsstandards verf\u00fcgen, um mit den entsprechenden Ausgangsstoffen im industriellen Ma\u00dfstab arbeiten zu d\u00fcrfen.<\/p>\n

Polyamide<\/h3>\n

In einem dritten Vorhaben synthetisierten Forschende der beiden Fraunhofer-Institute f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) und f\u00fcr Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) mit 3-Carenlactam erfolgreich einen neuen biobasierten Monomer-Baustein f\u00fcr Polyamide. Die Polymerisation dieser Monomere f\u00fchrte zu Polyamiden mit ganz neuen thermischen Eigenschaften. Insbesondere die hohe Glas\u00fcbergangstemperatur und der hohe Schmelzpunkt lassen einen Einsatz in thermisch hochbelasteten Bereichen und den Ersatz von Metall m\u00f6glich erscheinen. Als Ausgangsstoff dienten Terpene, die als Reststoffe der Papierherstellung aus Holz in gro\u00dfer Menge anfallen.<\/p>\n

Auch dieses neue Verfahren k\u00f6nnte im Hinblick auf seine Effizienz interessant f\u00fcr einen industriellen Einsatz sein. Denn es kann als sogenannte 1-Topf-Synthese in einem einfachen R\u00fchrkessel bei milden Temperaturen zwischen 15\u00b0C und 60\u00b0C ablaufen, anspruchsvolle Aufreinigungsschritte der Zwischenstufen sind nicht erforderlich. Die durchschnittliche Ausbeute \u00fcber die vier chemischen Stufen und die Aufreinigung des Endproduktes lag bei 74 Prozent.<\/p>\n

Alle drei Vorhaben wurden vom Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) \u00fcber den Projekttr\u00e4ger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gef\u00f6rdert. Die Abschlussberichte stehen auf fnr.de unter folgenden F\u00f6rderkennzeichen zur Verf\u00fcgung:<\/p>\n

Biotechnologisches Produktionsverfahren zur industriellen Herstellung von Fettnitrilen aus Fetten, \u00d6len und deren Derivaten (Fettnitrile) \u2013 Universit\u00e4t Bielefeld<\/h3>\n

F\u00f6rderkennzeichen 22001716<\/a><\/p>\n

Biokatalytische Synthese von Acrylnitril aus nachwachsenden Rohstoffen (BiPAN) \u2013
\nDralon GmbH und Enzymicals AG<\/h3>\n

F\u00f6rderkennzeichen 22020315<\/a> und 22013616<\/a><\/p>\n

Terpene als Bausteine f\u00fcr biobasierte Polyamide \u2013 Fraunhofer IGB und Fraunhofer UMSICHT<\/h3>\n

F\u00f6rderkennzeichen 22015916<\/a> und 22001417<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Das Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) hat \u00fcber seinen Projekttr\u00e4ger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) drei Vorhaben im Bereich \u201eGr\u00fcne Chemie mit nachwachsenden Rohstoffen\u201c gef\u00f6rdert, die sehr vielversprechende Ergebnisse aufweisen. In den Projekten wurden Verfahren zur Gewinnung von Fettnitrilen, Acrylnitrilen und Polyamiden entwickelt \u2013 drei Verbindungen, die als chemische Vorprodukte, als Textilfasern bzw. als […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[12361,18541,18542,16454],"supplier":[6286,13612,8381,19232,649,303,416],"class_list":["post-90246","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-chemikalien","tag-katalisatoren","tag-nitrile","tag-terpene","supplier-bundesministerium-ernahrung-landwirtschaft","supplier-dralon-gmbh","supplier-enzymicals","supplier-fachagentur-nachwachsende-rohstoffe-e-v-fnr","supplier-fraunhofer-institut-fuer-grenzflaechen-und-bioverfahrenstechnik-igb","supplier-fraunhofer-institut-fuer-umwelt-sicherheits-und-energietechnik-umsicht","supplier-universitaet-bielefeld"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90246","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90246"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90246\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90246"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90246"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90246"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=90246"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}