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Reaktionsscreening im Mikroreaktor zur Herstellung von Synthesebausteinen aus nachwachsenden Rohstoffen

Gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt [www.dbu.de]

 

Viele Hemmnisse im Hinblick auf den industriellen Einsatz nachwachsender Rohstoffe für die Fein-)Chemikalien-Produktion beruhen häufig darauf, dass nicht ausreichende Kenntnisse über hierfür geeignete Prozesstechniken vorliegen. Der reaktions- und verfahrenstechnischen Auslegung dieser Prozesse ("Prozessdesign") kommt somit eine besondere Bedeutung zu, um letztendlich in der industriellen Praxis einen Ressourcen-schonenden und nachhaltigen Produktionsprozess auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu etablieren.

Ein methodischer Ansatz, der ein schnelles und kostengünstiges Prozessdesign ermöglicht, ist die Entwicklung und Bereitstellung von reaktions- und verfahrenstechnischen Screening-Tools, mit deren Hilfe geeignete chemische Prozesse auf Basis nachwachsender Rohstoffe für die Herstellung hochwertiger Produkte identifiziert werden können. Hierbei bietet der Einsatz von Mikroreaktionstechnik besondere Vorteile. Sie vereint die Vorteile einer kontinuierlichen Reaktionsführung, des Einsatzes geringer Stoffmengen mit den spezifischen Mikroeffekten eines intensivierten Stoff- und Wärmetransportes.

Das primäre Ziel des Verbundvorhabens ist deshalb, ein auf der Mikroreaktionstechnik basierendes Verfahren zum Reaktionsscreening zu entwickeln, das für die Untersuchung chemischer und thermochemischer Syntheserouten zur Herstellung von Synthesebausteinen aus nachwachsenden Rohstoffen geeignet ist. Das Konzept soll beispielhaft an der Herstellung der Monomerbausteine 2,5- Di(hydroxymethyl)furan (2,5-DHMF), 5-Hydroxymethylfurancarbonsäure (5-HMFCA) und Furandicarbonsäure (FDCA) aus 5-Hydroxy-methylfurfural (5-HMF) demonstriert werden. Die stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe ist ein Beitrag zur Ressourcenschonung und
fördert damit langfristig die Entwicklung nachhaltiger Wirtschaftsformen im Sinne des auf der Konferenz von Rio beschlossenen Agenda-21 Prozesses. Von ökologischem Benefit ist gleichermaßen der ressourcenschonende und prozessintensivierende Einsatz von Mikroreaktionstechnik für chemische und chemisch/ verfahrenstechnische Prozesse. Darüber hinaus werden bei der Herstellung der im Projekt benötigten mikrofluidischen Bauteile und Systeme Fertigungsverfahren eingesetzt, bei denen im Gegensatz zu Wettbewerbsverfahren keine umweltschädlichen Abfallprodukte bei gleichzeitig besserer Energiebilanz anfallen.

 

 

Projektpartner