Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wozu Erdöl, wenn man Abfall hat?

23.02.2015

Chemikalien, die bisher aus Erdöl gewonnen wurden, lassen sich nun aus billigen Abfallstoffen herstellen – dank eines neuen Syntheseverfahrens der TU Wien.

Lävulinsäure ist eigentlich gar nichts Besonderes. Sie fällt als Nebenprodukt in der Zuckerindustrie an, etwa eine halbe Million Tonnen davon wird jedes Jahr hergestellt. Nur ein geringer Anteil dieser Menge wird derzeit weiterverwertet.


Michael Fink im Labor an der TU Wien

TU Wien

In der Forschungsgruppe von Prof. Marko Mihovilovic an der TU Wien in der Gruppe von Prof. Marko D. Mihovilovic wurde aber nun eine Methode entwickelt, diese Säure mit Hilfe von Bakterien zum wertvollen Rohstoff zu machen: Lävulinsäure lässt sich durch ein neuentwickeltes biokatalytisches Verfahren zu wichtigen Grundchemikalien weiterverarbeiten, die derzeit noch aus Erdöl synthetisiert werden.

Vom Abfallstoff zur wertvollen Plattformchemikalie

Bloß 3 bis 5 Euro pro Kilo kostet Lävulinsäure heute, und dieser Preis ließe sich noch senken, wenn das wirtschaftliche Interesse daran größer wäre. Der Weg von der billigen Lävulinsäure zum wertvollen Endprodukt lässt sich in mehreren Schritten zurücklegen: „Entscheidend ist es, einen Weg zu finden, aus Lävulinsäure die Plattformchemikalie 3-HPA zu gewinnen“, erklärt Michael Fink vom Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien.

Der Rest ist relativ einfach: Wie man 3-HPA (3-Hydroxypropionsäure) dann weiterverarbeiten kann, ist bereits bekannt: 3-HPA wird heute bereits genutzt um Grundchemikalien herzustellen. „Man erzeugt daraus beispielsweise Natriumpolyacrylat, das für Babywindeln oder auch für Verbandsmaterial eingesetzt wird“, sagt Fink.

Es gab schon früher Versuche, aus Lävulinsäure bzw. aus deren Derivaten 3-HPA zu gewinnen – allerdings war das nur mit großem Aufwand möglich. Man benötigte erhöhte Temperaturen und musste 90%iges Wasserstoffperoxid einsetzen – eine sehr korrosive, hochexplosive Substanz, die auch als Raketentreibstoff verwendet wird.

Bakterien statt Raketentreibstoff

An der TU Wien wählte man einen völlig anderen Weg. Man identifizierte zunächst eine Reihe von Enzymen, von denen man vermutete, dass sie bei der Verarbeitung von Lävulinsäurederivaten hilfreich sein könnten. Dann brachte man E.coli-Bakterien dazu, diese Enzyme zu produzieren. Das gelingt, indem man Plasmide in das Bakterium einbringt.

Plasmide sind kleine DNA-Moleküle, die nicht zum eigentlichen Bakterienchromosom gehören, aber trotzdem die Bauanleitung für Enzyme speichern können. „Wenn die Bakterien die in Frage kommenden Enzyme produzieren, kann man direkt im Bioreaktor ausprobieren, welche für unseren gewünschten Prozess am besten geeignet sind“, sagt Michael Fink.

Unter normalen atmosphärischen Bedingungen und ganz ohne toxische oder explosive Substanzen kann man dann die E.coli-Bakterien zur Herstellung wertvoller Stoffe verwenden – entweder setzt man sie direkt im Bioreaktor ein, oder man lässt sie in einer Bakterienkultur zunächst das Enzym erzeugen und verwendet dieses dann zur Produktion von Ethyl-3-HPA, einer Substanz, die problemlos in 3-HPA umgewandelt werden kann.

„Beides funktioniert, beides hat Vor- und Nachteile“, sagt Michael Fink. Verwendet man lebende Bakterien, bekommt man einen ständigen Nachschub der nötigen Enzyme, allerdings besteht dann die Gefahr, dass die Bakterienkultur irgendwann nicht mehr in ausreichendem Maß weiterwächst oder gar stirbt. Das Isolieren des Enzyms ist ein zusätzlicher Arbeitsschritt, macht das Verfahren danach aber einfacher.

Nächster Schritt: technische Anwendung

Mehrere natürlich vorkommende sowie bereits artifiziell weiterentwickelte Enzyme wurden untersucht, um einen geeigneten Kandidaten zu finden. „Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend“, sagt Michael Fink. „Allerdings muss das Verfahren erst auf eine großtechnische Dimension skaliert werden – die Mengen, die man in solchen Versuchen im Labor herstellt, sind natürlich noch gering.“ Michael Fink erwartet allerdings keine fundamentalen Schwierigkeiten bei der Entwicklung eines solchen Prozesses.

Rückfragehinweis:
Dr. Michael J. Fink
Institut für Angewandte Synthesechemie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9 / 163, 1060 Wien
T: +43-676-9005995
michael.j.fink@tuwien.ac.at

Prof. Marko Mihovilovic
Institut für Angewandte Synthesechemie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-163615
marko.mihovilovic@tuwien.ac.at

Weitere Informationen:

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/CC/c4cc08734h#!divAbstract Originalpublikation

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie