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03.02.11 Einfache Herstellung von Biodiesel aus Pflanzenabfällen

Diesel aus Abfall

Herstellung hochwertiger Treibstoffe aus Biomasse in einfachem, energieeffizientem Prozess

Abb. 1: Hochwertige Flüssigtreibstoffe werden mithilfe energieeffizienter Prozesse aus nicht essbaren Kohlenhydraten gewonnen. Durch Hydrierung von Furfural erhaltenes 2-Methylfuran wird in einem lösungsmittelfreien katalytischen Verfahren in 6-Alkylundecane wie 6-Butylundecan umgewandelt. Der Prozess liefert einen Diesel-Treibstoff mit ausgezeichneter Cetanzahl (71) und einem Pourpoint von -90°C, wobei Gesamt-Umsatz und Selektivität nahe 90% liegen.
Quelle: Angewandte Chemie

Biodiesel in Form von Fettsäuremethylestern wurde in den letzten zehn Jahren als Ersatz für fossilen Dieselkraftstoff gefördert. Nicht unproblematisch, wie bald klar wurde, denn die notwendigen Pflanzen, etwa Raps, beanspruchen Kulturflächen, die dann nicht mehr für den Anbau von Lebensmitteln zur Verfügung stehen. Eine zweite Generation Biodiesel soll nun aus Pflanzenabfällen gewonnen werden. Avelino Corma und sein Team an der Universidad Politécnica de Valencia (Spanien) stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen vielversprechenden neuen Ansatz vor, der energieeffizient arbeitet und sehr hochwertigen Biodiesel-Treibstoff liefert.

Die verwertbaren Teile von Biomasse, wie Haferspelzen, Mandelschalen, Bagasse (faserige Reste der Zuckerproduktion aus Zuckerrohr), Schalen von Sonnenblumenkernen, Maiskolben, Reste der Olivenölgewinnung, sind hauptsächlich zelluloseartige Kohlehydrate. „Eine ganze Reihe verschiedener Ansätze wurde inzwischen entwickelt“, berichtet Corma, „viele davon kranken aber an einer ungünstigen Energiebilanz, da sie selber recht viel Energie benötigen.“

Corma und seinem Team ist es nun gelungen, ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zu entwickeln, das energieeffizient arbeitet und zudem keine organischen Lösungsmittel braucht. Erster Schritt ist die Umsetzung der Biomasse zu Furfural, ein etablierter industrieller Prozess. In Abwandlung eines weiteren gängigen Verfahrens lässt sich daraus hochselektiv 2-Methyl-Furfural (2MF) herstellen. „Dieses 2MF ist Ausgangprodukt unserer neuen Dieselsynthese“, so Corma. Zunächst werden drei Moleküle 2MF miteinander verknüpft. Gebraucht werden dazu nur Wasser und eine Säure als Katalysator. Dabei öffnet sich ein Drittel der Ringe und verknüpft sich durch Hydroxyalkylierung und Alkylierung mit je zwei weiteren.. Die wässrige Phase, die den Katalysator enthält, trennt sich dabei von selbst von der organischen Phase mit dem Zwischenprodukt ab und kann einfach entfernt werden, der Katalysator lässt sich recyceln. In einer zweiten Reaktion müssen noch die beiden anderen Ringe geöffnet und die Sauerstoffatome entfernt werden. Das geht katalytisch mit einem speziellen platinhaltigen Katalysator mittels Hydrodeoxygenierung.

„Am Ende erreichten wir 87% der Produkte der Dieselfraktion in Form verzweigter Kohlenwasserstoffketten mit neun bis 16 Kohlenstoffatomen“, so Corma. „Das ist die beste bisher in der Literatur berichtete Ausbeute für Biodieselsynthesen.“ Gasförmige und leichtere Nebenprodukte lassen sich zur Wärmeerzeugung nutzen. Der entstehende Biodiesel hat eine ausgezeichnete Qualität (Cetanzahl 71, Pourpoint 90 °C) und kann direkt mit konventionellen Dieselkraftstoffen gemischt werden..

Quelle:

Production of High-Quality Diesel from Biomass Waste Products
A. Corma, et. al., Angew. Chem. 2011. DOI: 10.1002/ange.201007508

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Einfache Herstellung von Biodiesel aus Pflanzenabfällen
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2011/feb/biodiesel.shtm)

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