Nachhaltige und umweltfreundliche Chemie findet allm\u00e4hlich positive Resonanz in der Bev\u00f6lkerung – und tats\u00e4chlich nimmt der Vorsatz der Nachhaltigkeit in chemischen Forschungslabors und Produktionsanlagen heute einen bedeutenden Raum ein. Mit den Bezeichnungen “gr\u00fcne” oder “nachhaltige” Chemie haben sich Vorhaben realisiert, die weit mehr als nur die fachgerechte Entsorgung von Schadstoffen betreffen.<\/b><\/p>\n
“Abf\u00e4lle” sind Nebenprodukte<\/b><\/p>\n
So gilt es, Rohstoffe und Energie effizient zu nutzen und Abf\u00e4lle bzw. Nebenprodukte m\u00f6glichst gar nicht erst entstehen zu lassen. Dazu geh\u00f6rt auch die Integration von nachwachsenden Rohstoffen in chemische Synthesen. Wie Wolfgang H\u00f6lderich von der Technischen Hochschule Aachen<\/a> in der vergangenen Woche auf der 1. Internationalen Konferenz der IUPAC<\/a> (“International Union of Pure and Applied Chemistry”) \u00fcber “Green-Sustainable Chemistry”<\/b> in Dresden berichtete, ist hier ein Forschungsgebiet entstanden, welches gro\u00dfe Potenziale beinhaltet.<\/p>\n Die Produktion von Biodiesel z.B., die allein in Deutschland einen Umfang von 1,7 Millionen Tonnen pro Jahr hat, l\u00e4sst als Nebenprodukt gro\u00dfe Mengen an Glycerin anfallen – pro Tonne Biodiesel rund hundert Kilogramm -, die weit \u00fcber den Bedarf des herk\u00f6mmlichen Marktes, der kosmetischen Industrie, hinausgehen. <\/p>\n Glycerin ist ein vielseitiger Ausgangsstoff f\u00fcr die chemische Industrie. H\u00f6lderich und seine Arbeitsgruppe haben beispielsweise gemeinsam mit dem franz\u00f6sischen Unternehmen Arkema<\/a> ein Verfahren entwickelt, Glycerin in Acrolein zu verwandeln. Diese Substanz ist wiederum ein unentbehrlicher Ausgangsstoff f\u00fcr Acryls\u00e4ure, die weiter zu Kunststoffen, Lacken und Superabsorbern f\u00fcr Babywindeln verarbeitet werden kann. Auch Methionin, eine f\u00fcr Tierfutter wichtige Aminos\u00e4ure, wird aus Acrolein produziert.<\/p>\n Verzicht auf fossile Ressourcen<\/b><\/p>\n Durch die zunehmende Verf\u00fcgbarkeit von Glycerin aus biogenen Rohstoffen kann die Industrie k\u00fcnftig darauf verzichten, all diese Produkte aus fossilen Ressourcen herzustellen. Anscheinend mit lukrativen Aussichten: So errichtet die Firma Solvay derzeit im franz\u00f6sischen Tavaux eine neue Anlage, in der Glycerin aus der Biodieselherstellung in das wertvolle Zwischenprodukt Epichlorhydrin umgewandelt werden soll (vgl. Meldung vom 2006-03-30<\/a>.). Auch der amerikanische Agrarriese Archer Daniels Midland<\/a> gab k\u00fcrzlich ein Verfahren bekannt, welches die Basischemikalie Propylenglykol aus Glycerin<\/a> verf\u00fcgbar macht.<\/p>\n Bei allen neuen Verfahren nehmen Katalysatoren eine Hauptrolle ein. Erst mit ihrer Hilfe gelingen Produktergebnisse mit hohen Ausbeuten bei geringem Energieaufwand. Vor allem so genannte heterogene Katalysatoren erweisen sich f\u00fcr nachhaltige Synthesen als geeignet, da sie leicht zu isolieren und somit mehrfach verwendbar sind. Zus\u00e4tzlich sind sie billiger und weniger empfindlich als homogene Katalysatoren. <\/p>\n Als Beispiel f\u00fcr das Potenzial der Katalyseforschung nannte H\u00f6lderich die Produktion von Caprolactam, dem Ausgangsstoff f\u00fcr Nylon. W\u00e4hrend fr\u00fcher pro Kilogramm Nylon, aus dem beispielsweise Feinstrumpfhosen oder D\u00fcbel gefertigt werden, eine f\u00fcnfmal so gro\u00dfe Menge an Abfall anfiel, sind heute moderne Verfahren unter dem Begriff “zero waste”-Prozesse etabliert, welche sich durch Ausbeuten von nahezu hundert Prozent auszeichnen. Ein solches hat auch H\u00f6lderichs Arbeitsgruppe entwickelt.<\/p>\n Fr\u00fcher L\u00f6sungsmittel, heute ionische Fl\u00fcssigkeiten<\/b><\/p>\n L\u00f6sungsmittel sind auch in der nachhaltigen Chemie nicht wegzudenken. Fast alle chemischen Verfahren ben\u00f6tigen sie zur Trennung von Reaktionskomponenten , wenn diese miteinander reagieren sollen. Hierf\u00fcr werden in jedem Jahr viele Millionen Tonnen organischer L\u00f6sungsmittel verbraucht, darunter Alkohole, Ether oder chlorierte Kohlenwasserstoffe. Da diese Fl\u00fcssigkeiten immer fl\u00fcchtig, meist brennbar und h\u00e4ufig giftig sind, sucht man nach Ersatz. <\/p>\n Dieser scheint sich unter anderem bei den ionischen Fl\u00fcssigkeiten gefunden zu haben – Salze, die bereits bei Raumtemperatur fl\u00fcssig sind oder aber bei geringem Erw\u00e4rmen schmelzen. Sie k\u00f6nnen wie konventionelle L\u00f6sungsmittel andere Substanzen l\u00f6sen, sind aber weder brennbar noch fl\u00fcchtig. <\/p>\n Dar\u00fcber hinaus bilden sie oftmals mit den anderen Komponenten eines Reaktionsgemisches ein zweiphasiges System, \u00e4hnlich wie Wasser und \u00d6l. Das erleichtert die Isolation der Substanzen sowie die sp\u00e4tere Wiederverwendung. Kenneth Seddon vom Quill-Forschungsinstitut an der Queens-Universit\u00e4t<\/a> Belfast stellte in Dresden heraus, dass seinen Untersuchungen nach zahlreiche Reaktionstypen von der Verwendung ionischer Fl\u00fcssigkeiten profitieren k\u00f6nnen.<\/p>\n Hoher Preis – \u00fcberzeugende Ergebnisse<\/b><\/p>\n Wenngleich die akademische Forschung die Vorteile der ionischen Fl\u00fcssigkeiten bereits erkannt hat, ist man in der Industrie noch zur\u00fcckhaltend. Allerdings gab die BASF<\/a> schon vor drei Jahren bekannt, das erste Verfahren mit ionischen Fl\u00fcssigkeiten im industriellen Ma\u00dfstab etabliert zu haben. (Vgl. Meldung vom 2006-08-30<\/a>.)<\/p>\n Inzwischen sind andere Unternehmen nachgezogen, zumeist noch mit Pilotanlagen bzw. im labortechnischen Ma\u00dfstab. Obwohl die hohen Preise f\u00fcr ionische Fl\u00fcssigkeiten auf den ersten Blick abschrecken, muss Ber\u00fccksichtigung finden, dass diese mehrmals wiederverwendet werden k\u00f6nnen. <\/p>\n Immerhin zeigt sich bei der Herstellung ionischer Fl\u00fcssigkeiten noch Optimierungspotenzial. Wie Annegret Stark von der Universit\u00e4t Jena auf der Konferenz vortrug, lassen sich die Salze auch aus recht einfachen Komponenten und damit deutlich kosteng\u00fcnstiger herstellen als die derzeit handels\u00fcblichen.<\/p>\n