Forscher des Thünen-Instituts für Ländliche Räume, Wald und Fischerei (TI) haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich die Basischemikalie 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) aus Kohlenhydraten wie zum Beispiel Fructose effizient und kostengünstig gewinnen lässt. HMF kann man zu verschiedenen Kunststoffen weiter verarbeiten.
Dass man die industriell wichtige Basischemikalie 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) prinzipiell aus verschiedenen Kohlenhydraten herstellen kann, ist schon seit über 100 Jahren bekannt. Bislang waren solche Verfahren aber nicht wirtschaftlich, obwohl der Rohstoff weltweit in großen Mengen verfügbar ist. Forscher des TI haben nun einen Ansatz entwickelt, der auf einem neuartigen Extraktionsmittel namens Hexafluorisopropanol (HFIP) basiert. Mit HFIP lässt sich im Gegensatz zu den bisher verwendeten Stoffen deutlich mehr HMF extrahieren – um die 90-prozentige Ausbeuten realisierten die Forscher. Die Reaktion kann im Lösemittel Wasser ablaufen. Der Siedepunkt von HFIP liegt bei nur 58 Grad, es kann so nach der Reaktion sehr energiesparend durch Destillation zurückgewonnen werden. Auch die wässrige Reaktionsphase lässt sich wiederverwenden. Das neue Verfahren ist damit effizient, kostengünstig und nachhaltig.
Den Forschern gelang die Übertragung des Verfahrens in den 1-Liter-Maßstab und in einen kontinuierlichen Festbettreaktor. Im nächsten Schritt wollen sie es in den Pilotmaßstab skalieren, dafür wird aktuell ein Industriepartner gesucht. In ersten Versuchen zeigte sich außerdem, dass das HFIP-Reaktionssystem auch für die Synthesen anderer Chemikalien grundsätzlich geeignet ist. Aufgrund der positiven Ergebnisse und der großen Marktpotenziale meldete das TI HFIP deshalb als Extraktionsmittel zum Patent an. Noch ist es ein relativ teures Nischenprodukt der chemischen Industrie. Seine ausreichende Verfügbarkeit ist Voraussetzung für ein Scale-Up des neuen HMF-Syntheseweges.
HMF bzw. Produkte daraus können petrochemische Bausteine in Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen und Weichmachern ersetzen. Damit wäre zum Beispiel ein biobasierter Ersatz der PET-Flasche aus Kohlenhydraten möglich.
Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem Förderkennzeichen 22003813 zur Verfügung.
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