Neuer Syntheseweg für Biosprit-Produktion |
Ein deutsch-chinesisches Forschungsteam hat einen neuen Syntheseweg gefunden, um aus Biomasse Biosprit herzustellen. Die Chemikerinnen und Chemiker wandelten die aus Biomasse erzeugte Substanz 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) in 2,5-Dimethylfuran (DMF) um, das sich als Biokraftstoff eignen könnte. Im Vergleich zu früheren Verfahren erzielten sie eine höhere Ausbeute und Selektivität bei milderen Reaktionsbedingungen.
Das Team um Dr. Baoxiang Peng und Prof. Dr. Martin Muhler vom
Lehrstuhl für Technische Chemie der Ruhr-Universität Bochum (RUB) sowie
die Gruppe um Prof. Dr. Christof Hättig vom RUB-Lehrstuhl für
Theoretische Chemie beschreibt die Methode zusammen mit Kolleginnen und
Kollegen aus Changzhou, China, in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Die
finale Version des Artikels ist seit dem 22. Januar 2021 online.
Besserer Kraftstoff als Ethanol
„DMF
würde sich gut als Biosprit eignen, weil es eine höhere Oktanzahl hat
als Ethanol, eine bessere Energieintensität und mit 92 bis 94 Grad
Celsius einen idealen Siedepunkt“, erklärt Baoxiang Peng. Obwohl die
Umwandlung von HMF in DMF intensiv erforscht wird, gibt es einige
Hürden. So erfordert die DMF-Produktion relativ harsche
Reaktionsbedingungen, zum Beispiel einen hohen Wasserstoffdruck, und oft
entsteht nur wenig von dem gewünschten Produkt, während sich
unerwünschte Nebenprodukte bilden. Forscherinnen und Forscher suchen
daher nach Wegen, die Reaktion bei milderen Bedingungen effizient
ablaufen zu lassen. Das gelang in der aktuellen Arbeit.
Ameisensäure als Schlüssel zum Erfolg
Das
Team ließ die Reaktion in Anwesenheit von Ameisensäure und Wasserstoff
stattfinden. Als Katalysator verwendeten die Chemiker
Palladium-Nanopartikel. Sie erzielten damit fünfmal höhere
Reaktionsgeschwindigkeit als mit früheren Verfahren. Gerade der Zusatz
von Ameisensäure spielte eine entscheidende Rolle, um günstige
Reaktionsbedingungen zu schaffen, wie die Forscher in detaillierten
Untersuchungen zeigten.
Sie führten die Reaktion mit
verschiedenen Zusätzen durch und verglichen die Umsätze und die
Selektivität, die in Anwesenheit von Ameisensäure am besten waren. Die
Substanz begünstigt einen schnelleren Reaktionspfad und verhindert
gleichzeitig, dass unerwünschte Zwischenstufen auftreten.
Den Artikel finden Sie unter:
https://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2021-02-08-chemie-neuer-syntheseweg-fuer-biosprit-produktion
Quelle: Ruhr-Universität Bochum (02/2021)
Publikation: Bin
Hu et al.: Formic acid-assisted selective hydrogenolysis of
5-Hydroxymethylfurfural to 2,5-Dimethylfuran over bifunctional Pd
nanoparticles supported on N-doped mesoporous carbon, Angewandte Chemie
International Edition, 2021,DOI: 10.1002/anie.202012816
Bin Hu et
al.: Ameisensäure-unterstützte selektive Hydrogenolyse von
5-Hydroxymethylfurfural zu 2,5-Dimethylfuran über bifunktionale
Pd-Nanopartikel auf N-dotiertem mesoporösem Kohlenstoff als Träger,
Angewandte Chemie, 2021, DOI: 10.1002/ange.202012816 |