Kunststoff aus Pflanzen
Wichtige Grundchemikalie Anilin lässt sich aus Pflanzen statt aus Erdöl herstellen
Anilin ist eine wichtige Grundchemikalie zur Herstellung u. a. von Farbstoffen und Pigmenten, von Medikamenten, aber auch von Synthesekautschuk. In erster Linie wird es jedoch in einem mehrstufigen Prozess zu Polyurethanen weiterverarbeitet. Diese Kunststoffklasse dient zum Beispiel der Dämmung von Gebäuden und Kühlgeräten. Aktuell wird Anilin – noch – vollständig aus petrochemischen Rohstoffen produziert.
Anilin: künftig aus nachwachsenden Rohstoffen?
mariolayaquerevalu, pixabay.com, CC0
Das kann sich ändern: Seit 2012 arbeitet der Werkstoffhersteller Covestro daran, Anilin auch aus nachwachsenden Rohstoffen zu produzieren. Das Unternehmen zählt zu den größten Produzenten von Komponenten für Polyurethane und hat einen entsprechend hohen Bedarf an Anilin. Die Forschung und Entwicklung von biobasiertem Anilin wird mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) durchgeführt.
Covestro mit Sitz in Leverkusen hat zusammen mit Partnern einen zweistufigen Prozess entwickelt, um Anilin aus pflanzlicher Biomasse zu gewinnen. Im ersten Schritt wird der eingesetzte nachwachsende Rohstoff (ein industrieller Zucker) fermentativ zu einer Anilin-Vorstufe umgesetzt. Daran schließt sich im zweiten Schritt die chemo-katalytische Umwandlung zu biobasiertem Anilin an. Im Vorhaben Bio4PUR gelang die Herstellung der Anilin-Vorstufe im Labormaßstab mit einem Fermentationsvolumen von bis zu 100 l.
Mit dem jetzt gestarteten Anschlussprojekt Bio4PURPro soll der Prozess nun in eine Mini-Plant-Anlage überführt werden. Zunächst ist vorgesehen, den eingesetzten mikrobiologischen Stamm zu optimieren, um Ausbeuten und Titer der Anilin-Vorstufe zu erhöhen. In diesem Zusammenhang wird untersucht, inwieweit sich neben industriellem Zucker andere, preisgünstige nachwachsende Rohstoffe (Stärke, Lignocellulose, z. B. aus Stroh) als Ausgangsstoffe für den Prozess eignen. Im nächsten Schritt muss dann die Eignung des biobasierten Anilins zur Polyurethan-Synthese nachgewiesen werden. Ganz entscheidend ist es für Covestro, auf Basis der Mini-Plant belastbare Daten für die Planung, den Bau und den Betrieb einer möglichen industriellen Demonstrationsanlage zu generieren.
Während der dreijährigen Förderphase arbeitet Covestro mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie zusammen: Die Bayer AG, das Institut für Mikrobiologie (IMB) und die CellTuneTechnologies der Universität Stuttgart sowie das Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf sind Partner im Projekt. Darüber hinaus leisten die Bayer AG und das CAT Catalytic Center an der RWTH Aachen Unterstützung in der Prozessentwicklung.
Das Forschungsvorhaben Bio4PURPro ist ein weiterer Entwicklungsschritt auf dem Weg zu vollständig biobasiertem Anilin und damit auch biobasiertem Polyurethan im industrierelevanten Maßstab. Den hohen Innovationsgehalt der Forschungsarbeiten verdeutlicht auch die Prämierung im Wettbewerb „Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen“ im Juni 2018. Dieser Innovationspreis wird jährlich von der Bundesregierung und der deutschen Wirtschaft vergeben.
Erste Analysen zeigen ein hohes ökologisches Potenzial der biobasierten Anilin-Produktion. Die Umstellung auf eine nachwachsende Rohstoff-Basis würde sowohl deutliche Einsparungen beim fossilen Ressourcenverbrauch als auch bei den CO2-Emissionen bedeuten.
Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert.
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