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05.12.2014

Methode zur Verarbeitung von Bio-Reststoffen mit Fehrer-Preis ausgezeichnet


Der Chemiker Michael Schön erhält den Ernst-Fehrer-Preis der TU Wien. Er entwickelte in seiner Dissertation Verfahren, mit denen aus Bio-Reststoffen wie Stroh bessere Bio-Treibstoffe oder Plastikflaschen werden können.

Nachwachsende Rohstoffe sollen Erdöl immer mehr ersetzen. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung gelang Michael Schön von der TU Wien. Mit dem Verfahren, das er in seiner Dissertation im Team von Prof. Marko Mihovilovic (Institut für angewandte Synthesechemie) entwickelt hat, kann man aus zellulosehaltigen Bio-Materialien wie Stroh das Intermediat HMF herstellen. Dieser chemische Baustein kann einerseits für Biotreibstoffadditiva oder andererseits für die Erzeugung von Bio-Kunststoffen genutzt werden. Die Methode wurde mehrfach patentiert und ist im industriellen Maßstab einsetzbar. Für seine Arbeit erhält Michael Schön am 3. Dezember den Fehrer-Preis der TU Wien.

HMF - ein wunderbar vielseitiges Biomolekül

"Die Moleküle in fossilen Treibstoffen haben normalerweise fettähnliche Eigenschaften. Die chemischen Bausteine, die man aus nachwachsenden Quellen gewinnt, sind hingegen nach außen hin eher wasserähnlich", erklärt Michael Schön. Das liegt an ihren äußeren Hydroxygruppen, die man zunächst noch loswerden muss - an diesem Prozess, der sogenannten Dehydratisierung, hat Michael Schön sehr erfolgreich geforscht.

Aus zellstoffhaltigen Ausgangsmaterialien wie Stroh lässt sich mit Michael Schöns Methoden unter anderem das vielseitig verwendbare Molekül HMF (5-Hydroxymethylfurfural) herstellen. Dieses HMF kann dann zu Chemikalien weiterverarbeitet werden, die sich zum Verbessern von Biotreibstoffen eignen. "Diese Biotreibstoffzusätze haben eine extrem hohe Oktanzahl von 119 oder sogar 131. Durch sie kann sogar schlechterer Biotreibstoff zu einer Mischung veredelt werden, mit der jeder Verbrennungsmotor problemlos zurechtkommt", sagt Michael Schön.

Nachwachsende Plastikflaschen

Doch HMF kann noch viel mehr. Aus HMF kann man auch chemische Bausteine für Polymere erzeugen, und diese Polymere könnten PET (Polyethylenterephthalat) ersetzen, aus dem heute unsere Plastikflaschen gemacht werden. PET besteht aus langen Ketten von Molekülen, deren Bausteine man aus Erdöl gewinnt. Ersetzt man einen Hauptbestandteil (Terephthalsäure) durch die biogene Alternative FDCA (Furandicarbonsäure), dann entsteht statt PET das umweltfreundlichere Polymer PEF (Polyethylenfuranoat).

PEF und PET sind einander chemisch sehr ähnlich und haben auch beinahe dieselben Materialeigenschaften - allerdings ist PEF sogar noch etwas undurchlässiger für Gase. Die Marktaussichten für ein solches Material sind äußerst vielversprechend: Allein in Österreich gibt es einen Markt für über 50.000 Tonnen PET pro Jahr. "Das war auch der Grund, warum sich die chemische Industrie von Anfang an sehr für unser Projekt interessiert hat", sagt Michael Schön.

Mikroreaktortechnologie

Eine große Herausforderung war die Entwicklung der passenden Reaktortechnologie. "Es nützt noch nicht viel, wenn die chemische Reaktion im Labor prinzipiell möglich ist, die Reaktionsbedingungen aber nicht mit großtechnischen Rahmenbedingungen kompatibel sind. In der Industrie braucht man einen Reaktor, der die gewünschten Substanzen sicher und kontinuierlich in möglichst großer Menge herstellen kann", sagt Schön. Durch moderne Durchfluss-Mikroreaktortechnologie wurde es möglich, chemische Reaktionen, die nur bei hohen Drücken und Temperaturen ablaufen, unter Berücksichtigung wichtiger Sicherheitsaspekte durchzuführen.

Quelle: Technische Universität Wien




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