Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Katalysator für die nachhaltige Kunststoffproduktion

24.07.2018

Chemiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben einen neuen kostengünstigen Katalysator für die Kunststoffproduktion entwickelt. Er setzt ein Bioraffinerieprodukt in einen Ausgangsstoff für die Synthese von Kunststoffen um, die eine nachhaltige Alternative zum weit verbreiteten PET darstellen könnten. Gleichzeitig kann in der Reaktion der potenzielle Energieträger Wasserstoff gebildet werden.

Das Team um Dr. Stefan Barwe und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Bochumer Zentrum für Elektrochemie kooperierte für die Studie mit dem RUB-Lehrstuhl für Technische Chemie unter Leitung von Prof. Dr. Martin Muhler. Die Forscher beschreiben die Arbeiten in der Zeitschrift Angewandte Chemie vom 9. Juli 2018.


Das Bochumer Team: Dulce Morales, Steffen Cychy, Stefan Barwe, Dennis Hiltrop, Martin Muhler und Wolfgang Schuhmann (von links)

© RUB, Marquard

„Wir könnten einen großen Schritt in Richtung einer nachhaltigen chemischen Industrie machen, wenn wir nicht Erdöl als Ausgangsstoff nutzen würden, sondern Biomasse, die nicht als Nahrungsmittel genutzt wird“, sagt Wolfgang Schuhmann.

Eine Alternative zu PET

Die Bochumer Forscher stellen in ihrer Studie einen Nickelboridkatalysator vor, der – da er keine Edelmetalle enthält – im Vergleich zu vielen anderen Katalysatoren gut verfügbar und kostengünstig ist. Er kann das Bioraffinerieprodukt HMF (5-Hydroxymethyl-furfural) in FDCA (2,5-Furandicarbonsäure) umsetzen. „FDCA ist für die Industrie interessant, weil es zu Polyestern verarbeitet werden kann“, erklärt Stefan Barwe. „So kann PEF, eine Alternative zu PET, hergestellt werden – und das alles basierend auf nachwachsenden Rohstoffen, nämlich Pflanzen.“

Weniger Energieverbrauch dank Wasserstoffproduktion

In den Versuchen des Bochumer Teams setzte der Katalysator in einer halben Stunde 98,5 Prozent des Ausgangsstoffs HMF in FDCA um; Abfallprodukte entstanden keine. „Wir haben den Katalysator außerdem so designt, dass er unter den gleichen Bedingungen effektiv ist, unter denen auch die Wasserstofferzeugung gelingt“, beschreibt Stefan Barwe einen weiteren Vorteil der Entwicklung.

So konnten die Forscher gleichzeitig mit dem Ausgangsstoff für die Kunststoffproduktion den potenziellen Energieträger Wasserstoff synthetisieren. Üblicherweise wird Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen, wobei auch Sauerstoff entsteht. Der besonders energiezehrenden Reaktionsschritt, die Sauerstoffentwicklung, entfiel, indem die Forscher die Wasserstoff- und FDCA-Produktion koppelten.

Reaktionsmechanismus aufgeklärt

Mit elektrochemischen Methoden und Infrarot-Spektroskopie klärte das Team außerdem die Reaktion Schritt für Schritt auf. Die Chemiker konnten erstmals in Echtzeit verfolgen, über welche Zwischenprodukte HMF in FDCA umgesetzt wird.

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation (EXC 1069) und des Sonderforschungsbereich/Transregio 247. Dulce Morales, eine der Autorinnen, erhielt finanzielle Unterstützung vom Deutschen Akademischen Austauschdienst und von Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann
Analytische Chemie
Zentrum für Elektrochemie
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 26200
E-Mail: wolfgang.schuhmann@rub.de

Originalpublikation:

Stefan Barwe, Jonas Weidner, Steffen Cychy, Dulce M. Morales, Stefan Dieckhöfer, Dennis Hiltrop, Justus Masa, Martin Muhler, Wolfgang Schuhmann: Electrocatalytic 5-(hydroxymethyl)furfural oxidation using high surface area nickel boride, in: Angewandte Chemie International Edition, 2018, DOI: 10.1002/anie.201806298

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bedeutung des „Ozeanwetters“ für Ökosysteme
21.08.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht In Form gebracht
21.08.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Dialog an Deck, Science Slam und Pong-Battle

21.08.2018 | Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Zukünftige Informationstechnologien: Wärmetransport auf der Nanoskala unter die Lupe genommen

21.08.2018 | Physik Astronomie

Bedeutung des „Ozeanwetters“ für Ökosysteme

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Auf dem Weg zur personalisierten Medizin

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics