Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Katalytische Konjugierung von Fettstoffen und ihre katalytische Umsetzung zu verzweigten Fettderivaten

Anschrift
Technische Universität Dortmund - Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen - Lehrstuhl Technische Chemie A
44227 Dortmund
Emil-Figge-Str. 66
Kontakt
Prof. Dr. Arno Behr
Tel: +49 231 755-2310
E-Mail: behr@bci.tu-dortmund.de
FKZ
22023007
Anfang
01.07.2008
Ende
31.12.2011
Aufgabenbeschreibung
Mehrfach ungesättigte Fettstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sollen durch ein neues selektives Verfahren zu konjugierten ungesättigten Fettstoffen umgesetzt, diese Konjuensäuren und ihre Derivate weiter mit Alkenen in ungesättigte verzweigte Fettstoffe umgewandelt und schließlich durch katalytische Hydrierung in wirtschaftlich interessante gesättigte, kurzkettenverzweigte Fettstoffe überführt werden. Effiziente Katalysatoren für die Reaktionsschritte Konjugierung, Cooligomerisierung und Hydrierung, z.B. Basen und/oder Edelmetallkatalysatoren, sollen entwickelt und optimiert sowie hinsichtlich ihrer Recycling-Möglichkeiten untersucht werden. Interessant sind dabei auch „Tandem-Reaktionen", um mehrere der Reaktionsschritte mit dem gleichen Katalysatorsystem durchführen zu können. Für Optimierungsarbeiten und als Grundlage für ein Scale-Up wird eine kontinuierlich betriebene Miniplant aufgebaut. Bei erfolgreichem Projektabschluss lassen sich verzweigte Fettstoffe, besonders interessant als bioabbaubare Schmiermittel, in verbesserter Qualität auf den Markt bringen, wodurch der Einsatz nachwachsender Rohstoffe verstärkt und die Technologieführerschaft des Standortes gesichert werden.
Ergebnisdarstellung
Im Vorhaben wurde ein homogenes Katalysatorsystem entwickelt, das die direkte Umsetzung von linolhaltigen Fettstoffen, wie z.B. Linolsäure, Sonnenblumenöl oder Linolsäuremethylester, zu verzweigten Fettstoffen ermöglicht. Aufgrund der zweistufigen Reaktionsführung, die die Konjugierung und die Cooligomerisierung mit Ethen beinhaltet, wurde zuerst die Konjugierung von Linolsäuremethylester separat untersucht. Hierbei konnten die Zielprodukte, die Konjuensäuremethylester mit einer Ausbeute von 93% nach einer Reaktionszeit von 4 Stunden mit Hilfe des Reaktionslösungsmittels Methanol hergestellt werden. Als Katalysator wurde der Wilkinson-Komplex RhCl(PPh3)3 in Kombination mit dem Co-Katalysator SnCl2·2H2O verwendet. Bei dem Einsatz des Wilkinson-Komplexes in der Cooligomerisierung mit Ethen zeigte sich dieser Rhodium(I)-Komplex jedoch als katalytisch inaktiv. Für die Cooligomerisierung mit Ethen wurde daher der Rhodium(III)-Komplex RhCl3·3H2O in Verbindung mit dem Reaktionspromotor Crotylchlorid eingesetzt. Unter Verwendung des Reaktionslösungsmittels 1,4-Dioxan konnte bei dem Einsatz von Linolsäure als Ausgangssubstrat eine Ausbeute zu den verzweigten Fettsäuren von 89% erzielt werden. Für die Umsetzung des Reaktionssystems in eine kontinuierliche Miniplant wurde ein Katalysator-Recyclingsystem aus Propylencarbonat, 1,4-Dioxan und Fettsäuregemisch entwickelt. Durch den zusätzlichen Einsatz des Liganden Triphenylphosphin konnte eine Ausbeute von 50% bei einem Katalysatorverlust von lediglich 3% erhalten werden. Bei dem Einsatz des entwickelten Recyclingsystems in der errichteten Miniplant konnten im stationären Anlagenbetrieb über eine Betriebszeit von 100 Stunden Ausbeuten von 22-24% zu den verzweigten Fettsäuren erreicht werden.

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