No coin nor oath required. For personal study only.
Alternativen zu Erdöl und Erdgas als Kohlenstoffquelle und Brennstoff sind gefragt. Biomasse könnte dabei zukünftig einen bedeutenderen Stellenwert einnehmen. M. Antonietti et al. (Max-Planck-Institut für Kolloid-und Grenzflächenforschung in Potsdam) haben kürzlich eigen können, dass Abfallbiomasse, z.B. Cellulose, in einer hydrothermalen Reaktion bei 200 °C in einer exothermen Reaktion quantitativ zu fein verteiltem Kohlenstoff umgesetzt wird. [CHEMKON]. Forscher aus den USA und China haben jetzt einen neuen Katalysator entwickelt, der Cellulose, die am weitesten verbreitete Form von Biomasse, direkt in Ethylenglycol umsetzt, ein wichtiges Zwischenprodukt der chemischen Industrie. Der Katalysator besteht aus Wolframcarbid und Nickel auf Kohlenstoff als Trägermaterial. Derzeit wird Biomasse vor allem in Form von Stärke genutzt, die zu Zuckern abgebaut und zu Ethanol fermentiert wird. Cellulose zu nutzen, wäre günstiger; sie ist der Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden und damit die häufigste organische Verbindung der Erde. Anders als Stärke aus Mais und Getreide ist Cellulose zudem kein Nahrungsmittel, eine Konkurrenz zwischen einer Verwendung als Nahrungsmittel und als Roh-und Brennstoff könnte nicht entbrennen. Bisher wird Cellulose meist fermentativ verarbeitet. Die Spaltung von Cellulose in seine einzelnen Zuckerbausteine, die dann fermentiert werden könnten, ist jedoch ein langsamer, kostenintensiver Prozess. Entsprechend attraktiv erscheint die Alternative einer direkten Umsetzung der Cellulose in nutzbare organische Verbindungen. Erste Reaktionen wurden entwickelt, die von verschiedenen Edelmetall-Katalysatoren katalysiert werden. Der Nachteil: Es werden große Mengen der teuren Edelmetalle benötigt, um die Cellulose abzubauen. Im großtechnischen Maßstab sind diese Verfahren daher nicht wirtschaftlich. Ein kostengünstigerer und dabei effektiverer Katalysator wäre wünschenswert. Einen solchen hat das Team um Tao Zhang vom Dalian Institute of Chemical Physics (China) und Jingguang G. Chen von der University of Delaware (Newark, USA) nun entwickelt. Der Katalysator besteht aus Wolframcarbid, das auf einen Träger aus Kohlenstoff aufgebracht wird. Kleine Mengen Nickel verbessern die Leistungsfähigkeit und vor allem die Selektivität des Katalysatorsystems: Dank eines synergistischen Effekts zwischen Nickel und Wolframcarbid lässt sich die Cellulose nicht nur zu 100% umsetzen, sondern der Anteil von Ethylenglycol (HOH 2 C-CH 2 OH) an den entstehenden Polyalkoholen auf erstaunliche 61% steigern. Ethylenglycol ist ein wichtiges Zwischenprodukt der chemischen Industrie. Es wird beispielsweise in der Kunststoffindustrie bei der Produktion von Polyesterfasern und -harzen benötigt und dient in der Automobilindustrie als Frostschutzmittel [1]. Einen anderen Vorschlag zur direkten Nutzung von Cellulose beschreiten M. Mascal und E. B. Nikitin [2]. Mikrokristalline Cellulose wurde zu einer Lösung von Lithiumchlorid (LiCl) in konzentrierte Salzsäure unter Zusatz von 1,2-Dichlorethan gegeben und die Suspension unter Umrühren 30 Stunden bei 65 °C gehalten. Nach Abtrennung einer schwarzen humosen Masse (5 % der Gesamtausbeute) konnte die wässrige Phase (Salzsäure und Lithiumchlorid) von der organischen Phase (1,2-Dichlorethan und die weiteren Reaktionsprodukte) geschieden werden. 1,2-Dichlorethan wurde durch Destillation wieder gewonnen. Die chromatografische Auftrennung der zurückbleibenden Flüssigkeit ergab : 5-(Chloromethyl)furfural ( 2, Abb. 1) (71 %) 2-(2-Hydroxyacetyl)furan ( 3, Abb. 1) ( 8 %) 5-(Hydroxymethyl)furfural ( 1, Abb. 1) ( 5 %) 4-Oxo-Pentansäure ( 4, Abb. 1) ( 3 %)
📜 SIMILAR VOLUMES
## Abstract Biomasse als Rohstoffquelle, Aufschwung für Methanol?, Frustriertes Paar als CO~2~‐Fänger, Synthese mit Schablone, Splitter, Chemiehistorischer Kalender 2010, Eugene G. Rochow, Bildergeschichte, Chemie‐Rätsel