Ein Team von Chemikern der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat einen billigen Katalysator entwickelt zur Herstellung von "grünerem" Kunststoff.

Diese Entwicklung könnte PEF-Kunststoff (Polyethylen 2,5-Furandicarboxylat) als nachhaltige Alternative zu PET (Polyethylenterephthalat) vorantreiben, dem gängigen Kunststoff auf Basis fossiler Brennstoffe, der zur Herstellung von Wasserflaschen, Getränkebehältern und mehr verwendet wird.

Zusätzlich entsteht während der Reaktion Wasserstoff, der als potentielle Energiequelle dienen kann.

Die Studie

Die Forscher entwickelten einen Nickelboridkatalysator, der billiger als die meisten Katalysatoren und leicht verfügbar ist.

Es funktioniert effektiv, um HMF (5-Hydroxymethylfurfural), ein Bioraffinerieprodukt, das aus Non-Food-Biomasse gewonnen wird, in FDCA (2,5-Furandicarbonsäure) umzuwandeln.

Sowohl HMF als auch FDCA seien "als hochinteressante Kandidaten auf dem Weg zu einer" grünen "chemischen Industrie aufgeführt" Stefan Barwe, wissenschaftlicher Mitarbeiter am RUB-Zentrum für Elektrochemische Wissenschaften und Mitautor der Studie.

"FDCA kann als Grundchemikalie für die Herstellung des nachhaltigen Polymers PEF verwendet werden, ein potenzieller Ersatz für das stark produzierte PET auf Basis fossiler Brennstoffe."

Der "grüne" Status dieser Chemikalien ist seit einiger Zeit bekannt, aber die effiziente Oxidation von HMF zu FDCA war eine Herausforderung.

Der Nickelborid-Katalysator hat dieses Dilemma beiseite geschoben.

"FDCA ist für die Industrie interessant, weil es zu Polyestern verarbeitet werden kann", sagte Barwe in einer Erklärung.

„So kann PEF, eine Alternative zu PET, hergestellt werden - alles basierend auf nachwachsenden Rohstoffen, nämlich Pflanzen.“

Ein Artikel, der die gesamte Studie beschreibt und das gesamte Team vorstellt, wird in der Zeitschrift veröffentlicht Angewandte Chemie.

Wasserstoffproduktion

Im Test war der Katalysator in der Lage, 98.5 Prozent HMF in nur 30 Minuten in FDCA umzuwandeln, ohne Abfall zu produzieren.

Die Forscher konnten während der Reaktion auch Wasserstoff produzieren, der als potenzielle Energiequelle genutzt werden könnte.

Traditionell wird Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen, aber dieser Prozess erzeugt auch Sauerstoff, was einen energieaufwendigen Reaktionsschritt darstellt.

Als das Team Wasserstoffentwicklung und FDCA-Produktion verband, konnte die Sauerstoffentwicklung umgangen werden.

Was kommt als nächstes?

An diesem Punkt ist die FDCA-Produktion von HMF ein sich entwickelndes Thema.

"Für die elektrochemische Oxidation von HMF müssen Lösungen entwickelt werden, um den durch hohe Alkalikonzentrationen verursachten HMF-Abbau zu überwinden oder zu umgehen", sagte Barwe.

Es muss noch mehr Arbeit geleistet werden, bevor PEF PET wirksam ersetzen kann.

„Die Produktion von HMF muss skaliert werden, weil es momentan noch zu teuer ist“, sagte Barwe.

"Um PEF zu einem Punkt zu bringen, an dem es ein Ersatz für das stark genutzte PET sein kann, muss seine Produktion billig sein."

Natürlich gibt es noch Raum für Entwicklung und Verbesserung, aber eine nachhaltigere Methode zur Herstellung von Kunststoffen ist auf dem Weg.