Nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien

Eine der aktuell größten Herausforderungen unserer Gesellschaft stellt die zukünftige Versorgung mit Energie und Chemiegrundstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe dar. Eine dauerhafte und flexibel gestaltbare Verfügbarkeit von Energierohstoffen bildet somit die Basis für eine hochentwickelte Industriegesellschaft der Zukunft.
Aufgrund der absehbaren Verknappung von fossilen Energierohstoffen sowie dem zunehmendem Bewusstsein in Politik, Industrie und Gesellschaft, die zukünftige industrielle Entwicklung auf eine nachhaltige (biobasierte) Grundlage zu stellen, nimmt die Bedeutung alternativer Energiequellen immer weiter zu.
Aus diesem Grund forschen wir am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik (CRT) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) in enger Zusammenarbeit mit unseren industriellen und akademischen Partnern an der Substitution fossiler Basischemikalien durch Chemiegrundstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe.


Die folgenden Abschnitte geben einen Überblick über unsere aktuellen Forschungsprojekte auf diesem Gebiet:

  • Nachhaltige Erzeugung von Acrylsäure
  • Oxidative Umsetzung von Biomasse zu Ameisensäure im OxFA-Prozess
  • Extraktive oxidative Entschwefelung flüssiger Kraftstoffe mit Polyoxometallat-Katalysatoren
  • Nachhaltige Nutzung von elektrischer Überschussenergie aus regenerativen Quellen
  • Dynamische Methanisierung aus Elektrolyse-Wasserstoff
  • Selektives Elektronenstrahlschmelzen von katalytisch aktiven Materialien auf Kupfer-Basis
  • Selektive katalytische Oxidation biogener Rohstoffe zu organischen Säuren in flüssig-flüssig Zweiphasensystemen mit in-situ Produktisolierung (SelkatOx)

Nachhaltige Erzeugung von Acrylsäure

Acrylsäure ist die einfachste ungesättigte Carbonsäure mit einer Vinyl-Gruppe am α-Kohlenstoff (auch Prop-2-ensäure). Sie ist eine farblose und klare Flüssigkeit mit charakteristischem, essigähnlichem Geruch. Acrylsäure, ihre Salze und Ester (Acrylate) sind, unter anderem, wichtige Ausgangsmaterialen für die Polymer-Industrie. Materialien basierend auf Acrylsäure und ihren Derivaten sind transparent, leichthaftend, elastisch und stabil gegenüber Luft und Wärme. Sie finden zum Beispiel in Oberflächenbeschichtungen, Haftklebstoffen und Superabsorbern Anwendung.
Die derzeit kommerziell und großtechnisch angewandte Acrylsäureproduktion basiert auf einem zweistufigen, katalytischen Oxidationsprozess, bei dem aus "Steamcracken" von Erdölfraktionen gewonnenes Propylen als Ausgangsmaterial verwendet wird. Auf diese Weise werden jährlich über fünf Millionen Tonnen an Acrylsäure produziert.

Das heutzutage immer stärker werdende Anliegen, die CO2 Emission und den Verbrauch an fossilen Energieträgern zu reduzieren, führt in der chemischen Industrie allerdings dazu, alternative und biobasierte Ausgangsmaterialien für die Acrylsäure-Produktion zu suchen.
Daher beschäftigen wir uns am CRT in Erlangen in der Arbeitsgruppe "Biomasse und nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien" mit der Verwendung von erneuerbaren, biobasierten Rohstoffen als Grundlage für die Entwicklung eines nachhaltigen und großtechnischen Produktionsprozesses für "grüne" Acrylsäure.
Milchsäure (2-Hydroxypropansäure) kann biotechnologisch über eine Fermentation von Kohlehydraten (Zucker, Stärke) gewonnen werden und weiterhin katalytisch über eine Dehydratisierungsreaktion (Abspaltung von Wasser) zu Acrylsäure umgewandelt werden. Somit stellt fermentativ gewonnene Milchsäure durch die Kombination aus niedrigen Produktionskosten und der Minimierung des Erdölverbrauches eine attraktive und umweltfreundliche Alternative als Ausgangsmaterial für die Bio-Acrylsäureproduktion dar.

Durch die Einführung erneuerbarer Energiequellen wird in zukünftigen Energiesystemen eine zeitabhängige Diskrepanz zwischen Stromerzeugung und Nachfrage erwartet. Somit kommt es an Standorten mit einer großen Dichte an vielen Photovoltaik- und Windkraftanlagen zu Stromüberschüssen, wenn die Sonne scheint beziehungsweise der Wind stark weht. Die Produktion dieses überschüssigen Stroms ermöglicht die kostengünstige Herstellung von Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse. Dieser Wasserstoff kann entweder direkt verwendet oder zu flüssigen Brennstoffen und chemischen Rohstoffen umgewandelt werden. Die beiden letztgenannten Optionen ermöglichen die Wasserstoffspeicherung und den Transport immer dann, wenn keine Infrastruktur für Wasserstoff oder Verbraucher am Ort der Elektrolyseanlage vorhanden sind.
Da die Quellen für erneuerbare Energien dezentral auftreten und im Vergleich zu Anlagen, die sich fossiler Brennstoffe bedienen, eine kleinere Stromerzeugungskapazität besitzen, sind die heutzutage bestehenden chemischen Syntheseanlagen nur für weitreichendere Kapazitäten konzipiert. Die dezentrale Erzeugung von überschüssigem Strom erfordert jedoch die Entwicklung künftiger kleinerer Chemieanlagen, die einen flexiblen Betrieb im kleinen Maßstab (< 100 MW) ermöglichen und somit für schnelle Lastrampen und Teillast geeignet sind, um ihre Produktionsrate an das schwankende Stromangebot aus den erneuerbaren Energiequellen adaptieren zu können.
Verschiedene Syntheseprodukte und Wasserstoff-Träger sind in der Literatur diskutiert. Als mögliche Produkte für die Verwertung von Wasserstoff aus lokaler Überproduktion erneuerbarer Energien kommen nur flüssige Energieträger in Frage, da diese einfacher gespeichert und transportiert werden können. Außerdem muss eine Kohlenstoffquelle identifiziert werden, die im Einklang mit dem eingesetzten Wasserstoff steht und mit der Auswahl an Syntheserouten kompatibel ist.

In der Arbeitsgruppe "Biomasse und nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien" beschäftigen wir uns deshalb im Rahmen des Campus "Future Energy Systems" in Kooperation mit der SIEMENS AG mit der Entwicklung eines Prozesses zur Umsetzung von Wasserstoff mit einer geeigneten Kohlenstoffquelle zu flüssigen Kraftstoffen. Dieser sollte für eine breite Rohstoffbasis geeignet und dynamisch betreibbar sein, um möglichst effizient an eine schwankende Synthesegasmenge angepasst zu sein. Das hergestellte Produkt steht dann als nachhaltig erzeugte Plattformchemikalie zur Verfügung. Nähere Informationen zu diesem Projekt finden Sie unter http://www.campus-fes.com/.

Viele Industriestaaten und Schwellenländer arbeiten derzeit an einer Umstellung ihrer Energiesysteme. Zahlreiche Staaten investieren zunehmend in erneuerbare Energien. Als Beispiele für erneuerbare Energien sind Windturbinen oder Photovoltaikanlagen zur Produktion elektrischer Energie zu nennen. Speziell bei der Nutzung von Wind- bzw. Solarenergie fluktuiert die Energieproduktion je nach Wetterlage oder Tageszeit. In Energiesystemen mit hohen Anteilen an erneuerbaren Quellen kann es zu einer Überproduktion von elektrischer Energie an windigen bzw. sonnigen Tagen kommen. Bei ungünstigen Wetterlagen wird zu wenig elektrische Energie produziert. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht zwischen Energieproduktion und deren Nutzung.
Eine Möglichkeit, um die Erzeugung und den Verbrauch von Energie in Einklang zu bringen, ist das Power-to-Gas-Verfahren. Die Nutzen von überschüssigem Strom ermöglicht die Herstellung von Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse. Dieser Wasserstoff kann entweder direkt verwendet oder zu flüssigen/gasförmigen Brennstoffen und chemischen Rohstoffen umgewandelt werden. Die beiden letztgenannten Optionen ermöglichen die Wasserstoffspeicherung und den Transport immer dann, wenn keine Infrastruktur für Wasserstoff oder Verbraucher am Ort der Elektrolyseanlage vorhanden sind.
Aus dem Power-to-Gas-Konzept erzeugter Wasserstoff könnte in der bestehenden Erdgasinfrastruktur gespeichert werden. Wasserstoff gilt allerdings als Zusatzgas. Aufgrund anderer brenntechnischer Eigenschaften und noch nicht abgeschlossener Untersuchungen bezüglich der Kompatibilität des Erdgasnetzes mit Wasserstoff ist dessen Zumischung beschränkt.
Um die bestehende Erdgasinfrastruktur nutzen zu können, bietet es sich an, den in er Elektrolyse erzeugten Wasserstoff mithilfe einer Kohlenstoffquelle in Methan umzusetzen. Das derart erzeugte Methan weist nahezu zum Erdgas identische brenntechnische Eigenschaften auf und wird daher als Austauschgas verstanden (engl.: Substitute/Synthetic Natural Gas, SNG). SNG kann demnach problemlos in die bestehende Erdgasinfrastruktur eingespeist werden.

Ein Elektrolyseur kann auf die fluktuierend anfallende Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen reagieren und sehr flexibel betrieben werden. Unklar ist allerdings welche Lastflexibilität eine nachgeschaltete Methanisierung aufweist.
Häufig auftretende Lastwechsel bei der Methanisierung können die Qualität des erzeugten SNG oder die Katalysatorstabilität beeinträchtigen. Ziel dieses Projekts ist es, ein Verständnis zur Lastflexibilität der Methanisierung zu gewinnen.

Oxidative Umsetzung von Biomasse zu Ameisensäure im OxFA-Prozess

Als Biomasse werden sämtliche nicht-fossile organische Materialien bezeichnet, die in Phyto- oder Zoomassen durch Photosynthese mit Hilfe von Sonnenlicht aus CO2 und Wasser gebildet wurden, sowie die aus dessen Verwertung durch Tier und Mensch resultierenden Abfallstoffe. Diese gespeicherte Sonnenenergie kann durch die direkte Verbrennung fester Biobrennstoffe wie Holz und Stroh oder nach Umwandlung in flüssige Biobrennstoffe wie Bioethanol bzw. Biodiesel oder gasförmige Biobrennstoffe wie Biogas oder Synthesegas freigesetzt werden. Hierbei kann die Verbrennung von Biobrennstoffen gleich welcher Art im Gegensatz zur Verbrennung fossiler Rohstoffe als CO2-neutral angesehen werden, da das freiwerdende Kohlenstoffdioxid bei der Erzeugung der Biomasse im Vorfeld gebunden wurde. Allerdings muss bei der Klimabilanz berücksichtigt werden, dass während des Anbaus, Transports und der Verarbeitung der Biomasse durchaus klimaschädliche Gase freigesetzt werden.
Während Wind- und Sonnenenergie je nach Wetterlage oder Tageszeit schwanken, ist Biomasse saisonal verfügbar und stellt als Ressource erneuerbarer Energie die einzig dauerhaft verfügbare regenerative Kohlenstoffquelle dar. Nachteilig für die alleinige Verwendung von Biomasse als regenerativer Energieträger sind jedoch das regionale Aufkommen, das damit einhergehende Transportproblem und die im Vergleich zu fossilen Kohlenwasserstoffen deutlich geringere Energiedichte. Die Umwandlung von biogenen Rohstoffen in besser handhabbare Verbindungen mit höherer Energiedichte stellt eine gute Möglichkeit dar, diese Probleme zu lösen.
Eine vielversprechende Möglichkeit der chemischen Wertschöpfung aus Biomasse stellt die selektive katalytische Oxidation biogener Rohstoffe im OxFA-Prozess (englisch: Oxidation of Biomass to Formic Acid) dar. Das Konzept dieser Arbeit beruht auf einem thermo-chemischen Umwandlungsprozess von Biomasse in einer "kalten Verbrennung" zu Ameisensäure (engl. Formic Acid, kurz: FA). Diese Verbindung kann als auf Kohlenstoffdioxid geträgertes Wasserstoffäquivalent betrachtet werden und stellt in diesem Zusammenhang einen chemischen Wasserstoffspeicher dar. Dieser ist aufgrund seines flüssigen Aggregatszustands und seiner Stabilität bei Normalbedingungen hinsichtlich Handhabung, Transport und Lagerung vergleichbar mit konventionellen Flüssigkraftstoffen. Des Weiteren bietet Ameisensäure verschiedene Möglichkeiten der stofflichen Nutzung, beispielsweise in der Futtermittel-, Arzneimittel- oder Textilindustrie. Ihre Salze finden zudem Verwendung als Enteisungsmittel oder als Additiv in Bohrflüssigkeiten.
Möglich wird dieses Verfahren durch die Verwendung von wasserlöslichen, selektiven Oxidationskatalysatoren aus der Substanzklasse der Polyoxometallate. Diese maßgeschneiderten Katalysatoren ermöglichen es, eine große Bandbreite an zuckerhaltigen Biomassen in wässriger Suspension unter Zuhilfenahme von molekularem Sauerstoff und Additiven aus der Reihe der organischen Sulfonsäuren selektiv zu Ameisensäure umzusetzen. Ferner kann mit Hilfe der molekularen Optimierung dieser Katalysatoren eine verbesserte Prozessführung unter milden Bedingungen in einem exothermen Prozess gewährleistet werden. Unter Anwesenheit einer zweiten, organischen Phase, wird die gebildete Ameisensäure durch eine in-situ Reaktivextraktion aus der wässrigen Reaktionsphase extrahiert.

Die Forschungsergebnisse führten 2011 zur Patentierung des OxFA-Prozesses. Im März 2015 gründete der Unternehmer Dr. Wolf Ibach die OxFA® GmbH, um die Entwicklung des Verfahrens weiterzuführen. Die Firmengründung erfolgte als Joint-Venture der IBACH GmbH mit dem Biogasanlagenbauer EnviTec Biogas AG.
In der Arbeitsgruppe "Biomasse und nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien" beschäftigen wir uns damit, die Industriereife des OxFA-Prozesses weiter zu entwickeln. Hierfür wurde ein Upscaling durchgeführt und eine Miniplant zur kontinuierlichen Betriebsweise des Verfahrens in Betrieb genommen. Mit Hilfe der Versuchsanlage sollen die optimalen Prozessparameter für den späteren industriellen Maßstab durch Variation der Betriebsbedingungen ermittelt werden.

Extraktive oxidative Entschwefelung flüssiger Kraftstoffe mit Polyoxometallat-Katalysatoren

Stand der Technik

Auf Grund von immer strengeren Umweltschutzbestimmungen müssen flüssige Kraftstoffe praktisch vollständig entschwefelt werden. Der derzeit zulässige Schwefelgehalt in Benzin und Dieselöl ist in der EU auf 10 ppmw begrenzt. Die derzeitig verwendete Entschwefelungstechnologie ist die hydrierende Umsetzung der organischen Schwefelverbindungen an CoMo- oder NiMo-Festbett-Katalysatoren (Hydrodesulfurization, HDS).

R-SH + H 2 → R-H+H2S   (1)

Um den zulässigen Schwefelgrenzwert in flüssigen Kraftstoffen von 10 ppmw mit der aktuellen Entschwefelungstechnologie zu erreichen, sind extrem harsche Reaktionsbedingungen notwendig. Abhängig von dem flüssigen Kraftstoff werden hierfür bei der hydrierenden Entschwefelung Temperaturen von 310-400 °C und Wasserstoffdrücke von 40-100 bar benötigt. Diese hohen Temperaturen und Wasserstoffdrücke sind notwendig, um auch die schwer zu hydrierenden Verbindungen wie z.B. Benzothiophen- und Dibenzothiophenderivate aus dem flüssigen Kraftstoff zu entfernen. Da solche harschen Reaktionsbedingungen sowie große Mengen an Wasserstoff (90 % der gesamten Produktionsmenge an Wasserstoff, werden aktuell mittels Dampfreformierung aus fossilen Rohstoffen gewonnen!) unerwünscht sind, besteht seit langem das Interesse an einem alternativen, möglichst wasserstofffreiem Entschwefelungsverfahren.

Oxidative Entschwefelung

Ein alternativer und vielversprechender Ansatz, der die oben genannten Nachteile umgeht, ist die oxidative Entschwefelung (Oxidative Desulfurization, ODS). Bei der ODS werden die in den flüssigen Kraftstoffen enthaltenen organischen Schwefelverbindungen mit Hilfe eines geeigneten Katalysators und Oxidationsmittels zu Sulfoxiden bzw. Sulfonen oxidiert. Diese oxidierten Produkte sind deutlich polarer und können in einem separaten Trennschritt mit einem geeigneten Lösungsmittel extrahiert werden. Im Gegensatz zu der hydrierenden Entschwefelung sind bei der oxidativen Entschwefelung mit Temperaturen von 30-120 °C sehr milde Reaktionsbedingungen ausreichend. Geeignete und vielversprechende Katalysatoren für die oxidative Entschwefelung sind Polyoxometallate. Als Oxidationsmittel wird überwiegend Wasserstoffperoxid verwendet. Es konnte aber auch bereits gezeigt werden, dass das im Vergleich zu Wasserstoffperoxid kostengünstigere und grüne Oxidationsmittel Sauerstoff/Luft bei der ODS eingesetzt werden kann.

Extraktive oxidative Entschwefelung (Forschungsbereich in der Gruppe "Biomasse und nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien")

In der Arbeitsgruppe "Biomasse und nachhaltige Erzeugung von Plattformchemikalien" beschäftigen wir uns mit einer Variante der oxidativen Entschwefelung, der sogenannten extraktiven oxidativen Entschwefelung (EODS). Bei diesem Konzept werden die im flüssigen Kraftstoff enthaltenen organischen Schwefelverbindungen oxidiert und in-situ aus dem Öl extrahiert und somit entfernt. Als Katalysatoren und Oxidationsmittel verwenden wir dazu wasserlösliche Polyoxometallat-Katalysatoren und Sauerstoff. Aktuelle Untersuchungen von uns hierzu zeigen, dass es möglich ist, die im Öl enthaltenen organischen Schwefelverbindungen selektiv zu wasserlöslicher Schwefelsäure sowie wasserlöslichen Sulfonsäuren umzusetzen. Diese Oxidationsprodukte werden bereits während der Oxidationsreaktion in-situ in die wässrige Polyoxometallat-Katalysatorlösung extrahiert. Durch diese Vorgehensweise entfällt eine andernfalls nötige nachgeschaltete Extraktion.

Dieses Projekt wird gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. Jess am Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik der Universität Bayreuth bearbeitet von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter dem Förderkennzeichen AOBJ: 615076 über einen Zeitraum von drei Jahren großzügig gefördert.

Selektives Elektronenstrahlschmelzen von katalytisch aktiven Materialien auf Kupfer-Basis

Selektives Elektronenstrahlschmelzen ist ein additives Fertigungsverfahren, welches die Herstellung metallischer Bauteile aus dem Pulverbett erlaubt. Das Metallpulver wird dabei mit Hilfe eines Elektronenstrahls selektiv Schicht für Schicht aufgeschmolzen, woraus ein dreidimensionales Bauteil resultiert. Kupfer ist ein Werkstoff, der im Bereich der additiven Fertigung noch wenig untersucht ist. Der Werkstoff Kupfer weckt mit seiner potentiellen katalytischen Aktivität und hervorragenden Wärmeleitfähigkeit das Interesse für verfahrenstechnische Anwendungen. Im Rahmen des vorzustellenden DFG-Projektes, soll in Kooperation zwischen ZMP (Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik) und CRT (Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik) ein strukturierter Reaktor auf Kupferbasis gedruckt werden. Ziel ist es, den Reaktor bezüglich seines Wärme- und Stofftransports mit integrierter strukturierter Katalysatorschüttung zu optimieren.

Stand der Technik ist es, eine strukturierte Trägerstruktur über geeignete Beschichtungsverfahren katalytisch aktiv zu funktionalisieren. Dieses Vorgehen umfasst mehrere Prozessschritte (mehrfache Beschichtung, Kalzinierung, katalytische Aktivierung). Die Problematik der Langzeitstabilität der Beschichtung und die vergleichsweise geringe Beladung mit aktivem Katalysator pro Strukturvolumen soll durch ein neu entwickeltes Auslaugungsverfahren umgangen werden. Dabei wird sich das Prinzip der Raney-Kupfer Katalysatoren zu Nutze gemacht. Hierbei werden über selektives Laugen von CuAl-Legierungen hochporöse Kupferkatalysatoren hergestellt. Das Aluminium wird aus den dreidimensionalen Strukturen herausgelöst, sodass bei vollständiger Laugung die Struktur nur aus aktivem Material besteht. Ziel ist es, durch Optimierung des SEBM-Prozesses zur Herstellung der CuAl-Strukturen und des anschließenden Laugungsprozesses einen hoch aktiven und stabilen strukturierten Reaktor herzustellen.

Dieses Projekt wird gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. Körner am Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Werkstoffkunde und Technologie der Metalle) bearbeitet von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter dem Förderkennzeichen AOBJ: 628161 über einen Zeitraum von drei Jahren großzügig gefördert

Selektive katalytische Oxidation biogener Rohstoffe zu organischen Säuren in flüssig-flüssig Zweiphasensystemen mit in-situ Produktisolierung (SelkatOx)

Vor dem Hintergrund zurückgehender fossiler Rohstoffbestände in Kombination mit dem Anspruch, die Herstellung von Basischemikalien auf eine regenerative Rohstoffgrundlage zu stellen, kann Biomasse als wichtige Energie- und Kohlenstoffquelle angesehen werden. Unter dem Begriff "Biomasse" versteht man sämtliche Stoffe organischer Herkunft, die Kohlenstoff enthalten. Während Wind- und Sonnenenergie je nach Wetterlage oder Tageszeit schwanken, ist Biomasse saisonal verfügbar und stellt als Ressource erneuerbarer Energie die einzig verfügbare regenerative Kohlenstoffquelle dar. Um die natürlich gewachsene Biomasse effektiv nutzbar zu machen wird eine Umwandlung in besser handhabbare Verbindungen angestrebt. Dadurch wird die Energiedichte erhöht, und der Transport effizienter. Als geeigneter nachwachsender Ausgangsstoff hat sich Lignocellulose Biomasse als viersprechend gezeigt. Diese ist Hauptbestandteil von Pflanzenmaterial und besteht aus den Hauptbestandteilen Cellulose, Hemicellulose und Lignin.
Mit Hilfe von Polyoxometallat-Katalysatoren (POMs), welche schon länger Bestandteil intensiver Forschung am CRT sind, konnten bei der Oxidation lignocelluloser Biomasse gezielt Basischemikalien wie Ameisensäure oder Essigsäure erzeugt werden. Zielsetzung unserer Forschung ist es, weitere technisch relevante organische Säuren mithilfe definierter Reaktionsbedingungen zu erzeugen. Hierbei ist die Eigenschaft der Katalysatoren, verschiedene Abbaumechanismen bei unterschiedlichen Bedingungen zu begünstigen, von großer Bedeutung.

http://www.stromneu.de/biomasse.php
M. Niu, Y. Hou, S. Ren, W. Wang, Q. Zheng und W. Wu, "The relationship between oxidation and hydrolysis in the conversion of cellulose in NaVO3 - H2SO4 aqueous solution with O2", Green Chemistry, 2015, 17, 335-342

Dieses Projekt bietet großes Potential, da durch geschickte Auswahl an Katalysatoren und Prozessbedingungen, im Gegensatz zu traditionellen Holzaufschluss-Prozessen, auch das schwer zugängliche Lignin umgesetzt werden kann. Aus vorangegangen Versuchen wurde deutlich, dass es einen Zusammenhang zwischen Reaktionstemperatur und Produktselektivität gibt. So zeigte sich, dass bei höheren Temperaturen bevorzugt höhere Säuren erzeugt werden können. Das Ziel ist es nun, die komplexen, parallel ablaufenden Vorgänge während der katalytischen Umsetzung besser zu verstehen und die Ausbeute der gewünschten Wertprodukte zu optimieren. Durch diese Arbeit leisten wir einen Beitrag dazu, die Herstellung organischer Plattformchemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen weiter voran zu treiben, um eine nachhaltige Alternative zu fossilen Kohlenstoffquellen möglich zu machen.
Dieses Projekt wird von der Vector-Stiftung unter dem Förderkennzeichen 2016-033 über einen Zeitraum von zwei Jahren großzügig gefördert.

Veröffentlichungen

  • J. Albert, R. Wölfel, A. Bösmann, P. Wasserscheid, "Selective oxidation of complex, water-insoluble biomass to formic acid using additives as reaction accelerator", Energy and Environmental Science,5, 2012, 7956-7962.
  • J. Albert, D. Lüders, A. Bösmann, D. M. Guldi, P. Wasserscheid, "Spectroscopic and electrochemical characterization of heteropoly acids for their optimized application in selective biomass oxidation to formic acid", Green Chemistry ,16, 2014,226-237.
  • J. Reichert, B. Brunner, A. Jess, P. Wasserscheid and J. Albert, "Biomass Oxidation to Formic Acid in Aqueous Media Using Polyoxometalate Catalysts - Boosting FA Selectivity by In-situ Extraction", Energy and Environmental Science, 2015, 8, 2985-2990.
  • J. Albert and P. Wasserscheid, "Expanding the scope of biogenic substrates for the selective production of formic acid from water-insoluble and wet waste biomasses", Green Chemistry, 2015, 17 (12), 5164-5171.

Konferenzbeiträge

  • A. Bösmann, R. Wölfel, J. Albert, P. Wasserscheid,"Catalytic conversion of complex biomass to formic acid using molecular oxygen", 2nd European Energy Conference, Maastricht-Niederlande 2012.
  • J. Albert, R. Wölfel, A. Bösmann, P. Wasserscheid, "Production of formic acid from complex, water-insoluble biomass using additives", 2nd International Conference on Materials for Energy, Karlsruhe-Deutschland 2013.
  • J. Albert, A. Bösmann, P. Wasserscheid,"Adding value from biomass using polyoxometalates as selective homogeneous catalysts", 47. Jahrestreffen deutscher Katalytiker, Weimar-Deutschland 2014.
  • J. Albert, A. Bösmann, P. Wasserscheid, "Production of formic acid from complex, water-insoluble biomass in aqueous media", 7th Green solvents Conference, Dresden-Deutschland 2014.
  • J. Albert, P. Wasserscheid, "Highly selective production of formic acid from complex, water-insoluble biomass using a homogeneous polyoxometalate catalyst", 3rd International Symposium on Green Chemistry, 2015, La Rochelle-France.
  • J. Albert, P. Wasserscheid, "Highly Selective Production of Formic Acid From Complex, Water-Insoluble Biomass Using a Homogeneous Polyoxometalate Catalyst", 24th North American Meeting of the Catalysis Society, 2015, Pittsburgh-USA.
  • J. Albert, J. Reichert, P. Wasserscheid, "Straightforward Biomass Oxidation to Formic Acid Using Polyoxometalate Catalysts (OxFA process) in an Integrated Biphasic Liquid-liquid Reaction Media", 17th International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis, 2015, Utrecht-Niederlande.
  • J. Albert, J. Reichert, P. Wasserscheid, "Straightforward biomass oxidation to formic acid using polyoxometalate catalysts (OxFA process) in an integrated biphasic liquid-liquid reaction media", CABiomass 2016-Catalysis Applied to Biomass - Toward sustainable processes and chemicals, 2016, Compiegne-France.
  • J. Reichert, B. Brunner, A. Jess, P. Wasserscheid, J. Albert, "Selective oxidation of several biogenic substrates to formic acid in an integrated biphasic liquid-liquid reaction process", 49. Jahrestreffen deutscher Katalytiker, 2016, Weimar-Deutschland.

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