Ameisensäure gehört mit einer Jahresproduktion von etwa einer Million Tonnen zu den wichtigsten Basischemikalien. Sie dient als Futtermittelzusatz und gerät zunehmend als H2-Träger in den Fokus. Bislang basiert die Herstellung auf fossilen Rohstoffen. Das bayerische KMU OxFA stellt Ameisensäure erstmals aus Biomasse her. Das LIKAT entwickelte dazu einen passenden Katalysator. Dieser gewinnt aus biobasierter Ameisensäure bei milden Temperaturen Wasserstoff.
Das patentierte Verfahren bildet den zweiten Schritt des BFH-Prozesses (Biomass–Formic Acid–Hydrogen). Als Ausgangsstoffe dienen biogene Reststoffe, wie verholzte Materialien oder vergorene Biomasse. Laut einer Studie des DBFZ bleiben in Deutschland jährlich 31 Millionen Tonnen Trockensubstanz ungenutzt.
Katalysatorentwicklung für verdünnte Substrate
Die Freisetzung von Wasserstoff aus hochkonzentrierter Ameisensäure ist bereits erforscht. Die Nutzung nasser biogener Rohstoffe führt jedoch zu einer wasserhaltigen Ameisensäure. Dr. Junge: „Eine geringe Substratkonzentration ist für nahezu jede chemische Reaktion ungünstig.“ Aufwändige Aufreinigungsschritte sollen bei der energetischen Verwertung vermieden werden.
Die Rostocker Forscher modifizierten daher bekannte Ruthenium-Komplexe. Dr. Hendrik Kempf testete die neuen Varianten unter verschiedenen Bedingungen im Labor. Ein Amin-Additiv steigert die Reaktionsbereitschaft zwischen Substrat und Katalysator. Dr. Junge: „Wir hatten schon in früheren Arbeiten erkannt, dass Amine die Wasserstofferzeugung aus Ameisensäure positiv beeinflussen können.“
Pilotmaßstab und technisches Wassermanagement
Das System verarbeitet kommerzielle und biogene Ameisensäure trotz starker wässriger Verdünnung. Im Technikum von OxFA testete Dr.-Ing. Florian Kohler das Verfahren im Pilotmaßstab. Es erreichte über 820 Stunden Laufzeit und produzierte etwa 30 Kubikmeter Wasserstoff im Kontinuierlichen Betrieb. „Unser Katalysator zeigt zwar eine leicht geringere Aktivität als andere bekannte Systeme, jedoch können unterschiedlichste Wassergehalte in der biogenen Ameisensäure problemlos verwendet werden“, sagt Dr. Junge. Dr. Kohler betont, dass die biogene Ameisensäure „as produced“ ohne weitere Aufreinigung eingesetzt wurde. Destillative Verfahren benötigen sehr viel Energie. Das kontinuierliche Zudosieren verdünnter Ameisensäure lässt den Wasseranteil im System steigen. „Es gilt also, Wasser gezielt abzutrennen und aus dem System auszuleiten, ohne dabei aktive Komponenten wie Additiv und Katalysator zu verlieren“, betont Dr. Kohler.
Zweiphasensystem als Trennkonzept
Die Forscher nutzten ein Zweiphasensystem aus einer organischen und einer wässrigen Phase. Katalysator und Additiv verbleiben in der organischen Phase. Die Ameisensäure liegt zunächst in der wässrigen Phase vor. Der gezielte Wasserabzug erfordert präzises prozesstechnisches Know-how. Zudem muss die Ameisensäure die Phasengrenze effektiv überwinden.
Effiziente Konvertierung für Niedertemperatur-Systeme
Ameisensäure gewinnt als chemischer Wasserstoffspeicher neben Methanol und Ethanol an Bedeutung. In einem Konzentrationsbereich von 5 bis 99 Prozent wandelt das System Ameisensäure mit nahezu 100 Prozent Atomeffizienz um. Das System zeigt bereits bei 65 °C eine hohe Aktivität. Das passt optimal zum Betrieb von Niedertemperatur-Brennstoffzellen unter 100 °C.
Quelle
Informationsdienst Wissenschaft e. V. / Leibniz-Institut für Katalyse (07/2026)