Simultane Umwandlung von Holz in chemische Grundprodukte

Derzeit kann nur eine sehr geringe Anzahl wirtschaftlich interessanter Verbindungen direkt aus Holzbiomasse gewonnen werden, ohne auf Fermentation zurückzugreifen. Trotz zahlreicher Fortschritte im Lauf der letzten zehn Jahre sind für die Umwandlung von Holz somit neue Verfahren gefragt. Als Pionierin bei der Umwandlung von Cellulose und Lignin – den beiden wichtigsten Bestandteilen von Holzbiomasse – stellte die Forschungsgruppe in den vergangenen Jahren die Verwendung multifunktioneller Katalysesysteme und neuer Katalysatoren auf Nanopartikelbasis vor, die speziell auf die gezielte und effiziente Aufspaltung dieser beiden Verbindungen ausgelegt sind. Von diesem Projekt erhoffen sich die Forschenden die Entwicklung kommerziell einsetzbarer Prozesse.

Weltweit fallen enorme Mengen von Holzabfällen an, die deponiert oder verbrannt werden. Würde ein Teil dieses Abfalls in einer Bioraffinerie in Chemikalien umgewandelt, wäre dies nicht nur als Entsorgungslösung interessant, sondern böte auch einen Ersatz für zahlreiche Stoffe, die heute auf petrochemischer Basis hergestellt werden.

Das Projekt erforschte eine neuartige Strategie zur Umwandlung von Lignocellulose in chemische Grundprodukte sowie in Feinchemikalien und Treibstoffe. Dazu wurden zwei parallele Ansätze verfolgt: das Design und die Vorbereitung der Katalysatoren sowie die Optimierung der Prozesse. Der erste Ansatz besteht in der Konzeption stabiler, selektiver und aktiver Nanokatalysatoren sowie in der Entwicklung leistungsstarker multifunktioneller Katalysen. Der zweite Ansatz zielt auf ein besseres Verständnis der Reaktionswege und nachgelagerter Umwandlungen sowie auf die Identifizierung geeigneter Endprodukte.

Die Forschenden beschreiben eine Strategie, wie sich Holz unter wenig aggressiven Bedingungen simultan in eine Reihe chemischer Produkte umwandeln lässt. Durch diese Verfahren kann Holz potenziell zu einem Rohstoff für die Herstellung von chemischen Produkten oder Treibstoffen werden. Die Forschungsgruppe plant die Entwicklung effizienter Katalysesysteme, um die Holzumwandlung im Rahmen einer Pilotanlage zu relativ geringen Kosten zu ermöglichen.

Dem Projekt gelang es, eine neue ionische Katalysatorflüssigkeit zu entwickeln, die deutlich höhere Ausbeuten der wichtigen Plattformchemikalie HMF ermöglicht.

Concurrent transformation of wood into commodity chemicals