Plattformchemikalien und Materialien aus Biomasse

Es ist die große Herausforderung unserer Zeit nicht nur Kraftstoffe und Energie nachhaltig zu erzeugen, sondern auch Chemikalien und daraus entstehende Produkte und Verfahren nachhaltig zu gestalten und somit eine ausgedehnte  Bioökonomie zu realisieren. Um Plattformchemikalien und Materialen aus Biomasse zu erhalten, müssen makromolekulare Biomoleküle gespalten werden. Dies kann einerseits  durch thermischen Abbau geschehen, wie die Pyrolyse (siehe die Themen der anderen IKFT Gruppen), andererseits aber auch durch eine Spaltung in einem Lösungsmittel erfolgen.

Besonders geeignet ist hierbei das Lösungsmittel Wasser. Es ist sehr stabil, günstig und ohnehin in Biomasse u.U. auch in großen Anteilen enthalten. Darüber hinaus weist flüssiges Wasser bei hohen Temperaturen und Drücken besondere Eigenschaften auf, die eine selektivere Spaltung als die rein thermische ermöglichen. Zielprodukte sind zum einen möglichst wertvolle Verbindungen wie z.B. Proteine oder zum andern mehrfach funktionelle  Verbindungen, die als „Chemical Building Blocks“ dienen und so z.B.  also als Bausteine für die Herstellung Kunstoffen geeignet sind.

Im Sinne einer Bioraffinerie ist es das Ziel, jeweils immer alle Bestandteile zu nutzen, energetisch und stofflich. Dabei liegt der Schwerpunkt auf einer Kaskadennutzung: neben einer möglichst hohen Ausbeute des wertvollsten Produktes, gilt es auch chemische Energieträger aus den Restanteilen herzustellen.

Derzeit konzentrieren sich die Arbeiten auf Lignin und ligninhaltige Biomasse, Mikroalgen und Klärschlamm. Im Fall von Lignin haben wir auch die Spaltung in Ethanol und in einem organischen Lösungsmittel untersucht.