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Projekte - Details

Forschungsverbund: SynRg - Systembiotechnologie nachwachsender Rohstoffgewinnung; Teilvorhaben 7: Produkte und Anwendungen durch chemische und biochemische Funktionalisierung

Anschrift
Evonik Industries AG - Geschäftsbereich Performance Polymers, Innovation Management
45772 Marl
Paul-Baumann-Str. 1
Kontakt
Dr. Kévin Micoine
Tel: +49 2365 49-6959
E-Mail: kevin.micoine@evonik.com
FKZ
22023108
Anfang
01.07.2009
Ende
30.06.2014
Aufgabenbeschreibung
SynRg bearbeitet in einem interdisziplinären Ansatz die Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung. Die Teile Produkte und Anwendungen nutzen chemische Funktionalisierungen, um Polymereigenschaften gezielt auf ihre Anwendungen hin zu modifizieren, und führen zu biomasse-basierte, anwendungsnahe Produkte. Das langfristige Ziel besteht in der Umstellung der Produktion von Spezialpolymeren auf eine nachhaltige Basis aus nachwachsenden Rohstoffen, um die bisher eingesetzte petrochemischen Routen ersetzen zu können. Die von den Partnern bereitgestellten Zwischenprodukte werden chemisch funktionalisiert. Die entstehenden Monomere werden charakterisiert und die Methode der Funktionalisierung wird hinsichtlich Selektivität und Umsatz optimiert. Weitere Methoden der Funktionalisierung kommen zum Einsatz und die Reaktionen werden analog zur ersten Route für die Zielprodukte optimiert. Die funktionalisierten Produkte werden zu Basispolymeren und Compounds umgesetzt. Ein Vergleich der chemischen und der biotechnologischen Routen wird durchgeführt. Dabei werden die von den Partnern entwickelten Biokatalysatoren hinsichtlich ihres Potentials mit den chemischen Verfahren verglichen. In diesem Vergleich sollen die Aussagen zur Selektivität, Umsatz, Wirtschaftlichkeit der biotechnologischen Route im Vordergrund stehen. Die Ergebnisse des Verbundvorhabens sollen genutzt werden, um alternative biotechnologische Routen im Vergleich zu den bestehenden petrochemischen Verfahren zu bewerten und im Falle der Wirtschaftlichkeit der Prozesse und vergleichbarer Produktqualität zu kommerzialisieren. Im Erfolgsfall würden sich die Planung und der Aufbau einer Pilotanlage anschließen, um Erfahrungen beim Scale-up der Verfahren zu sammeln. In einem nächsten Schritt würde sich ein Investitionsprojekt für eine Produktionsanlage zur Bereitstellung größerer Produktmengen anschließen.
Ergebnisdarstellung
Im Teilvorhaben 7 wurden Hochleistungspolyamide aus Fettsäurederivaten durch Polymerisationsreaktionen hergestellt. Zur Herstellung der entsprechenden Fettsäurederivate wurde die funktionalisierende Spaltung der C=C-Doppelbindung von ausgewählten natürlichen Fettsäuren bzw. deren Estern in der Anwesenheit von Ozon untersucht. Es wurden geeignete Lösungsmittelsysteme und Reaktionsparameter gefunden, mit denen sich die Ozonolyse der Fettsäureester entweder selektiv auf der Stufe der als primäre Oxidationsprodukte entstehenden Aldehyde anhalten lässt, oder die es erlauben, oxidativ zu den entsprechenden Dicarbonsäuremonoestern zu gelangen. Die Aldehyde konnten mittels reduktiver Aminierung zu Aminosäuren umgesetzt werden, die weiter zu AB-Polyamiden polymerisiert werden konnten. Die Dicarbonsäuremonoester können zu Dicarbonsäuren hydrolysiert werden, die zu AABB-Polyamiden führen. Die Entwicklung und Optimierung eines Verfahrens für die Ozonolyse und Aufarbeitung der Erucasäure erlaubte es, ein hochreines Brassylsäuremonomer in einer einzigen Stufe aus Erucasäure herzustellen. Durch das entwickelte Verfahren lässt sich Brassylsäuremonomer mit Reinheiten von >98% aus Fettsäure mit <90% Reinheit herstellen. Es war dadurch möglich, auch weniger reine Erucasäure (ca. 80%) aus der enzymatichen Spaltung des Rapsöls in reine Brassylsäure umzusetzen, jedoch auf Kosten der Ausbeute. Außerdem wurde das selbst hergestellte Brassylsäuremonomer bis im Technikumsmaßstab mit Diaminen polymerisiert. Dieses Material konnte erfolgreich zu Prüfkörpern (Zugstäbe) mittels Spritzguss verarbeitet werden. Die Simulation des Verfahrens im industriellen Maßstab und eine wirtschaftliche Bewertung der Polyamide aus Rapsöl wurden ebenfalls durchgeführt.

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Der Waldbeauftragte des BMEL Cajus Caesar; Bild: Thomas Imo/ photothek.net
Bundeslandwirtschaftsministerin Julia Klöckner mit dem Waldbeauftragten des BMEL, Cajus Julius Caesar.
Bild: Thomas Imo/photothek.net
 
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