Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Bio- und chemokatalysierte Wege zu funktionalisierten Glycerinderivaten (MetaGlyc). Teilvorhaben 2: Oligomerisation und Oxidation von Glycerin

Anschrift
Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock
Albert-Einstein-Str. 29 a
18059 Rostock
Kontakt
Prof. Dr. Udo Kragl
Tel: +49 381 498-6450
E-Mail: udo.kragl@uni-rostock.de
FKZ
22015706
Anfang
01.01.2007
Ende
30.12.2009
Ergebnisdarstellung
Es wurden chemo- und biokatalytische Reaktionen zur Umsetzung von Glycerin und Umwandlung in höherwertige Produkte erfolgreich durchgeführt. Glycerin wurde chemokatalytisch mit Aldehyden zu Acetalen umgesetzt. In dem entwickelten Verfahren wurden in einem Eintopf-Verfahren aus Olefinen durch Hydroformylierung mit Synthesegas (CO/H2 = 1/1) Aldehyde synthetisiert und durch eine nachfolgende säurekatalysierte Umsetzung mit Glycerin langkettige Acetale in Ausbeuten > 95% hergestellt. Die erhaltenen Gemische von 5- und 6-Ringverbindungen wurden auch zum Einsatz als neuartige potenzielle Kraftstoffadditive oder Kraftstoffe getestet. Eine Nutzung als Kraftstoff ist prinzipiel möglich und wäre vergleichbar mit Diesel nach EN 590 Cetanzahl 51, allerdings ist dieser Einsatz aufgrund des Produktpreises nicht wirtschaftlich. Durch Optimierung der Reaktionsbedingungen und geeignete Katalysatorwahl ([Rh(COD)]acac/Xantphos) gelingt eine hochregioselektive Hydroformylierung zu den linearen Acetalen. Zur Herstellung von ausreichenden Mustermengen wurde Glycerin mit Alkenen im 2-L-Autoklav und mit Aldehyden im 60-L-Rührreaktor umgesetzt. Mehrere Modellsubstanzen der Acetale wurden vom Industriepartner Cognis für Anwendungen als grüne Lösungsmittel, Agrochemikalien oder Detergentien im Kosmetikbereich getestet und als aussichtsreich eingestuft. Glycerin wurde außerdem biokatalytisch umgesetzt. Durch Lipase-katalysierte Kondensation mit Fettsäuren verschiedener Kettenlänge wurden Produkte erhalten, die als Lösungsmittel, Formulierungshilfsmittel, Detergentien oder Kosmetikprodukte eingesetzt werden können. Die enzymkatalysierte Oxidation von Glycerin führt zu Dihydroxyaceton. Die Umsetzung von Dihydroxyaceton mit Diestern aus Fettsäuren führt zu Produkten die im Bereich der Kosmetikindustrie als Zusatz bei Selbstbräunern Verwendung finden könnten.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Teilvorhabens innerhalb des Verbundes ist die stoffliche Verwertung von Glycerin zum einen in Richtung Oligomerisation bzw. Polymerasation. Die zweite Arbeitsrichtung umfaßt die enzymatische Oxidation voin Glycerin und -derivaten. Desweiteren sollten Untersuchungen zur Maßstabsvergrößerung und zur Produktisolierung für alle Teilvorhaben entwickelt werden. Die chemische Oligomerisierung und Funktionalisierung soll auf der Basis bekannter Katalysatorsysteme durchgeführt werden. Durch Analyse der thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften des Reaktionssystems sollen die limitierenden Faktoren identifiziert werden und durch Optimierung des Katalysators und der Reaktionsbedingungen ein verbessertes Verfahren entwickelt werden. Zur enzymatischen Oxidation werden Enzyme der Partner verwendet und die Verfahren analog bewertet. Zur Umgehenung von Produktinhibierungen sollen in-situ Methoden zur Produktextraktion z. B. mit Membranverfahren entwickelt werden. in Absprache mit den Verbundpartnern sollen Ergebnisse zum Patent angemeldet werden und publiziert werden. Zusammen mit Cognis sollen weitere Untersuchungen zur Übertragung in die Praxis durchgeführt werden.

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