Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Katalysator- und Prozessentwicklung zur Herstellung biogener Isohexid-Amine (IsohexAmin)

Anschrift
Technische Universität Darmstadt - Fachbereich Chemie - Ernst-Berl-Institut für Technische und Makromolekulare Chemie
64287 Darmstadt
Alarich-Weiss-Str. 8
Kontakt
Prof. Dr. Marcus Rose
Tel: +49 6151 1627290
E-Mail: rose@tc2.tu-darmstadt.de
FKZ
22026615
Anfang
01.07.2016
Ende
31.10.2019
Aufgabenbeschreibung
Isohexid-Amine sind aufgrund ihrer vergleichsweise rigiden Struktur von großem Interessen für die Herstellung neuartiger biomassebasierter Polyamide. Jedoch ist für eine anwendungsbezogene Entwicklung die Verfügbarkeit der Monomere bisher der limitierende Faktor. Auf organisch-synthetischem Weg bzw. über teure homogenkatalytische Ansätze können sie im Labormaßstab aus den technisch verfügbaren Monomeren Isosorbid und Isomannid hergestellt werden. In einem vorausgegangenen Projekt wurden nun Reaktionsbedingungen identifiziert, die erstmalig die Aminierung von Isohexiden mit Ammoniak in wässrigen Lösungen ermöglichen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll die heterogen katalysierte Aminierung von Isohexiden in wässriger Lösung in Richtung technischer Reife weiterentwickelt werden. Das Projekt ist in vier Teilaufgaben gegliedert: 1) Katalysatoroptimierung, 2) Kontinuierliche Reaktionsführung, 3) Stofftrennung und Produktentwicklung und 4) Verfahrensentwicklung. In (1) soll der identifizierte, kommerziell verfügbare Katalysator Ruthenium auf Aktivkohle (Ru/C) optimiert werden. Insbesondere ist das Ziel, unter Minimierung des Leachings, die Aktivität zu steigern, indem durch den Einsatz bimetallischer Ru-basierter Systeme bzw. von Promotoren die Affinität für die Bindung der gebildeten Amine gesenkt wird. In (2) wird die Möglichkeit der kontinuierlichen Prozessführung durch Einsatz eines kontinuierlichen Rührkessels untersucht. Im Fokus stehen dabei insbesondere Versuche zur Langzeitstabilität, der Reaktionskinetik sowie möglicher Massentransferlimitierungen an Formkörperkatalysatoren. In (3) wird die technisch relevante Trennung der Produkte über chromatographische Verfahren weiterentwickelt sowie als Konzeptstudie die Herstellung Isohexidamin-basierten Polyamide gezeigt. Auf dieser Basis soll in (4) über eine konzeptuelle Verfahrensentwicklung das Potential für eine technische Aufskalierung evaluiert sowie die Wirtschaftlichkeit abgeschätzt werden.
Ergebnisdarstellung
Das Ziel des Vorhabens ist, die Grundlagen für die Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Herstellung von Isohexid-Aminen zu erarbeiten. Es dient damit der Schaffung neuer Wertschöpfungsketten in der stofflichen Nutzung erneuerbarer Rohstoffe. Des Weiteren wird mit der heterogen katalysierten Aminierung in wässrigen Lösungen die technologische Grundlage für die Übertragung des Verfahrens auf weitere biogene Plattformchemikalien gelegt. Das Projekt ist damit sowohl wirtschaftlich als auch grundlagenwissenschaftlich motiviert. Auf Basis der zu erzielenden Ergebnisse in den einzelnen Arbeitspaketen wird von Anfang an eine gezielte Schutzrechtsstrategie in Absprache mit dem Industriepartner Südzucker verfolgt. Zur wirtschaftlichen Weiterentwicklung bzw. Verwertung werden ggf. Technologietransfereinrichtungen, wie z.B. Provendis an der RWTH Aachen, eingeschaltet. Darüber hinaus dient die Präsentation in geeigneten Medien sowie ggf. auch auf Messen der Kunststoffindustrie dazu, das Potential insbesondere der Isohexid-Amine für neue Biopolyamide der Fachwelt näher zu bringen und auch wirtschaftliches Interesse bzw. Interesse an der Weiterentwicklung entsprechender Polymerprodukte zu stimulieren. Darüber hinaus werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse durch Publikation in international renommierten Fachzeitschriften, durch Präsentation auf geeigneten Konferenzen sowie durch angemessene Öffentlichkeitsarbeit vorgestellt.

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