Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Holz statt Erdöl: Neuer Weg zur Herstellung chemischer Verbindungen aus nachwachsendem Material

22.10.2015

Wissenschaftler gründen neue internationale Forschergruppe, um an der Entwicklung einer nachhaltigen chemischen Infrastruktur zu arbeiten

Bei der Herstellung chemischer Stoffe könnte Erdöl vielleicht schon bald durch Holz ersetzt werden. Die Forschungen zum Ersatz von Erdöl durch nachwachsende Rohstoffe in der Chemie sind jedenfalls einen bedeutenden Schritt vorangekommen.


Moleküle aus Holz geschnitzt: Herstellung von Wirkstoffen aus holzbasierten Ausgangsmaterialien

Abb./©: Jason W. Runyon

Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der University of Alabama in Tuscaloosa haben zwei Wirkstoffe aus holzbasierten Ausgangsmaterialien hergestellt und gezeigt, dass sich die üblicherweise auf Erdölprodukten beruhenden Synthesen ohne wirtschaftliche Verluste ersetzen lassen.

„Unsere Idee ist es, dass wir Alltagsprodukte aus erneuerbaren Ressourcen herstellen, ohne dass wir dadurch die Umwelt schädigen, aber trotzdem wirtschaftlich konkurrenzfähig bleiben“, erklärte Univ.-Prof. Dr. Till Opatz von der JGU dazu. Die Forschungsarbeit wurde in dem renommierten Fachmagazin Angewandte Chemie veröffentlicht und von der Redaktion als Titelbeitrag ausgewählt.

Am Institut für Organische Chemie der JGU beschäftigt sich die Gruppe um Till Opatz im Rahmen des Forschungsverbundes Chemische Biomedizin (ChemBioMed), gefördert durch die Carl-Zeiss-Stiftung, mit der Synthese von Wirkstoffen, die unter anderem das Wachstum von Tumorzellen hemmen. Die US-Forscherkollegen unter Leitung von Prof. Dr. Anthony J. Arduengo III waren hingegen an der Verwendung von Holzinhaltsstoffen für die nachhaltige Herstellung einer breiten Palette chemischer Grundstoffe, etwa für die Produktion von Autolacken, interessiert.

Auf einer Fachtagung in Goslar vor zwei Jahren stellten die beiden Forscher fest, dass sich ihre Ansätze hervorragend ergänzen würden, wenn man sie in geeigneter Weise kombiniert. Seither fand ein intensiver Austausch von Wissenschaftlern und Studierenden zwischen Mainz und Tuscaloosa statt, um diese Zusammenarbeit zu befeuern.

Gemeinsam konnten die beiden Teams nun zeigen, dass sich die üblicherweise auf Erdölprodukten basierenden Synthesen der verschiedenen Wirkstoffe so abändern lassen, dass die Kohlenstoffgerüste ihrer Moleküle ausschließlich aus holzbasierten Ausgangsmaterialien aufgebaut werden. Dabei gab es im Falle einer Zielverbindung, des Naturstoffes Ilicifolin B, keine Vergleichsmöglichkeit mit klassischer Petrochemie, da es sich um die erste Synthese dieser Substanz überhaupt handelte. Im Falle von Derivaten des natürlichen Schmerzmittels Morphin übertraf jedoch die Effizienz der xylochemischen Synthese sämtliche zuvor bekannten petrochemischen Varianten deutlich.

„Dies zeigt, dass die Verwendung von Holz als nachwachsender Ressource nicht mit einer Reduktion der Wirtschaftlichkeit verbunden sein muss“, so Daniel Stubba, Erstautor der Veröffentlichung von der JGU. „Die Xylochemie, also die chemische Synthese aus Holz, könnte einen wichtigen Beitrag zum Ersatz der endlichen und auch klimaschädlichen Erdöl- und Erdgasnutzung in der chemischen Produktion leisten.“

Weitere Untersuchungen sollen nun andere Fragestellungen aus dem gleichen Themenkreis adressieren. Dazu wurde eine internationale Forschergruppe mit dem Namen STANCE (Sustainable Technology for a new Chemical Economy) gegründet. Sie bringt Wissenschaftler aus den USA, Deutschland, Japan und Kanada zusammen, die gemeinsam an der Entwicklung einer alternativen, nachhaltigen chemischen Infrastruktur arbeiten, welche nicht auf endlichen Ressourcen beruht, ökologische Ungleichgewichte vermeidet und dennoch kostengünstig ist.

Holz beinhaltet eine Palette von möglichen Ausgansstoffen, die aufgrund ihrer chemischen Struktur für viele Anwendungen besser geeignet sind als Erdölprodukte. Letztere müssen oft erst aufwändig umgewandelt werden, um die gleiche Funktionalität zu erreichen. „Holz als erneuerbare und einfach zugängliche Ressource ist ein ideales Ausgangsmaterial. Seine Inhaltsstoffe gleichen einem Baukasten, aus dessen Bausteinen Produkte für eine modere Gesellschaft hergestellt werden können“, sagte Opatz mit einem Hinweis darauf, dass gerade Alabama und Deutschland, wie auch Kanada, über reiche Holzvorkommen verfügen.

Veröffentlichung:
Daniel Stubba et al.
Xylochemie – Naturstoffsynthese aus Holz
Angewandte Chemie, 21. Oktober 2015
DOI: 10.1002/ange.201509446

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Till Opatz
Institut für Organische Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-22272 oder 39-24443
Fax +49 6131 39-22338
E-Mail: opatz@uni-mainz.de
http://www.chemie.uni-mainz.de/OC/AK-Opatz/index.php

Weitere Links:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201509446/abstract (Abstract und Titelbild)
http://www.wiley-vch.de/util/hottopics/suschem/

Petra Giegerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Clevere Folien voller Quantenpunkte
27.03.2017 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Europäisches Exzellenzzentrum für Glasforschung
17.03.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE