30 August 2006

BASF: Cellulosefasern effizienter und umweltverträglicher herstellen

Ionische Flüssigkeiten als neuartige Lösemittel für Cellulose

Cellulosefasern lassen sich mit Hilfe ionischer Flüssigkeiten effizient und umweltverträglich herstellen. Zu diesem Ergebnis kommen die BASF und das renommierte Institut für Textilchemie und Chemiefasern (ITCF) in Denkendorf. Die ionischen Flüssigkeiten vertreibt die BASF unter dem Markennamen BasionicTM, die entsprechenden Verfahren werden unter dem Namen BasilTM vermarktet.

Die gemeinsam von BASF und dem ITCF seit mehr als einem Jahr durchgeführten Praxisversuche haben gezeigt, dass sich die Effizienz des Herstellprozesses durch den Einsatz ionischer Flüssigkeiten maßgeblich steigern lässt. Der Grund: Das Lösungsverhalten und die technisch nutzbaren Konzentrationen der Cellulose sind in ionischen Flüssigkeiten eindeutig besser. “Außerdem weisen die mit Hilfe ionischer Flüssigkeiten hergestellten Cellulosefasern schon heute vergleichbare Eigenschaften auf wie konventionell produzierte Fasern”, erklärt Dr. Eric Uerdingen, Mitarbeiter der Einheit New Business Development im Unternehmensbereich Zwischenprodukte der BASF.

Weltweit wird der überwiegende Teil an Cellulosefasern nach dem Viskoseverfahren aus so genanntem Chemie-Zellstoff hergestellt. Trotz der kontinuierlichen Verbesserung dieser Technologie in den letzten Jahrzehnten werden dabei mehr als zwei Tonnen Hilfschemikalien und erhebliche Mengen an Frischwasser pro Tonne produzierter Cellulosefaser verbraucht, so dass ein großer Aufwand für die Abwasserbehandlung nötig ist.

Dem gegenüber lassen sich die als Lösemittel eingesetzten ionischen Flüssigkeiten fast vollständig wiederverwenden. Das Gleiche gilt für das beim Verspinnen der Fasern benötigte Wasser. Zusätzlich sinkt die Menge an Hilfschemikalien deutlich.

Praxisnahe Entwicklungsarbeit

“Zusammen mit der Gruppe von Dr. Klemens Massonne im Kompetenzzentrum Forschung und Technologie Chemikalien der BASF entwickeln wir derzeit die am besten geeigneten ionischen Flüssigkeiten”, sagt ITCF-Forscher Dr. Frank Hermanutz, und weiter: “Die BASF ist mit ihrem breiten Portfolio an ionischen Flüssigkeiten der ideale Partner.”

Daneben steht die Aufarbeitung und das Wiederverwenden der ionischen Flüssigkeiten sowie die Entwicklung maßgeschneiderter Prozesse auf dem Entwicklungsprogramm. “Gemeinsam mit dem ITCF, das weitreichende Erfahrung bei der Faserherstellung hat, arbeiten wir an der Entwicklung der neuen Technologie und an praxisnahen Prozessen für Faserproduzenten”, so Uerdingen, und weiter: “Um diese Prozesse möglichst praxisnah zu gestalten, streben wir jetzt eine enge Zusammenarbeit mit Faserherstellern an.”

Seit Ende vergangenen Jahres arbeitet die BASF auch mit der University of Alabama (UoA), USA, zusammen. Bei dieser Kooperation geht es um Grundlagenforschung zur Verarbeitung von Cellulose mit dem Ziel nachwachsende Rohstoffe stärker zu nutzen.

Cellulose: Wichtiger nachwachsender Rohstoff

Cellulose ist mit einem Vorkommen von etwa 700 Milliarden Tonnen die mengenmäßig größte natürliche organische Chemikalie auf der Erde und damit als nachwachsender Rohstoff von großer Bedeutung. Selbst von den durch die Natur jährlich nachgebildeten 40 Milliarden Tonnen werden aber nur 0,1 Milliarden Tonnen als Rohstoff für eine weitere Veredelung verwertet.

Einer erweiterten Nutzung der Cellulose als nachwachsender Rohstoff steht bislang entgegen, dass es an einem geeigneten Lösemittel für chemische Prozesse fehlt. Durch den Einsatz ionischer Flüssigkeiten lassen sich erstmals Lösungen von Cellulose auf einfache Weise und in technisch attraktiven Konzentrationen bereitstellen. Die neue Technologie eröffnet daher für die Verarbeitung von Cellulose große Potenziale.

Die BASF verfügt über etwa fünf Jahre Erfahrung auf dem noch jungen Gebiet der ionischen Flüssigkeiten, und zwar bei der Herstellung dieser Materialien sowie bei deren großtechnischem Einsatz. Das Unternehmen betreibt am Standort Ludwigshafen bereits seit einigen Jahren das weltweit erste technische Verfahren, das ionische Flüssigkeiten einsetzt. Dabei lassen sich Säuren aus Reaktionslösungen schnell und einfach entfernen.

Bei der Reaktion zwischen Säure und Base entsteht ein flüssiges Salz anstatt fester Kristalle, die bei der Produktion häufig verfahrenstechnische Probleme bereiten. Bei Einsatz der ionischen Flüssigkeiten entfällt die zeitaufwändige und teure Filtration. Diese Flüssigkeiten lassen sich wie Öl von Wasser unkompliziert vom gewünschten Produkt trennen und können zudem wieder verwendet werden. Überdies wirkt das an Stelle anderer Basen beigemengte 1-Methylimidazol als Katalysator und beschleunigt die Reaktion erheblich.

Ionische Flüssigkeiten der BASF sind ökoeffizient…

Eine Ökoeffizienz-Analyse hat bestätigt, dass der Einsatz des BasilTM-Verfahrens zum Abfangen von Säuren bei der chemischen Synthese von Phosphorverbindungen im Vergleich zum konventionellen Verfahren bedeutend vorteilhafter ist. Gegenüber den in solchen Reaktionen üblicherweise verwendeten Aminen ist das BASF-Verfahren, das auf 1-Methylimidazol basiert, kostengünstiger und zugleich umweltverträglicher. Das neue Syntheseverfahren für die Phosphorverbindungen, die als chemische Bausteine zur Produktion von Photoinitiatoren in UV-härtenden Lacken eingesetzt werden, vermeidet zuverlässig eine Reihe bisher bestehender Probleme: Deren Stabilität wie auch die Produktausbeute wird verbessert, der Arbeitsaufwand wird minimiert.

… und haben eine aussichtsreiche Zukunft

“Wir sagen den ionischen Flüssigkeiten eine vielversprechende Zukunft voraus”, sagt Dr. Matthias Maase, Mitarbeiter der Einheit New Business Development im Unternehmensbereich Zwischenprodukte der BASF, und weiter: “Auf Grund ihrer Eigenschaften lassen sich auch außerhalb der klassischen Anwendungen in der Chemie völlig neue Anwendungsgebiete erschließen. Beispiele sind ionische Flüssigkeiten als neue Materialien oder als technische Flüssigkeiten im Maschinen- und Automobilbau, aber auch im Bereich Öl- und Gasförderung bis hin zum Einsatz im Bereich nachwachsender Rohstoffe.” Der Weg in die Praxis zeichnet sich ab. Maase: “Wir führen derzeit weltweit Gespräche mit Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen, die den Nutzen der ionischen Flüssigkeiten erkannt haben und mit uns konkrete Einsatzmöglichkeiten erörtern.”

Die BASF erhielt für die Entwicklung und Anwendung ihrer innovativen ionischen Flüssigkeiten im Jahr 2005 den “IChemE Award” von der Institution of Chemical Engineers (IChemE), dem britischen Verband der Chemie- und Prozessingenieure. Daneben hat das Magazin “European Chemical News” dem Unternehmen für die ionischen Flüssigkeiten bereits im Jahr 2004 den “Innovation Award” verliehen.

BASF Zwischenprodukte

Der Unternehmensbereich Zwischenprodukte der BASF entwickelt, produziert und vermarktet das umfassendste Sortiment an Zwischenprodukten weltweit. Zu den bedeutendsten der mehr als 600 Produkte zählen Amine, Diole, Polyalkohole und Säuren. Zwischenprodukte dienen unter anderem als Ausgangsstoffe für Coatings, Kunststoffe, Pharmazeutika, Textilfasern, Wasch- und Pflanzenschutzmittel.

Innovative Zwischenprodukte der BASF tragen dazu bei, die Eigenschaften der damit hergestellten Erzeugnisse und die Effizienz der Produktionsprozesse zu verbessern. Der Unternehmensbereich Zwischenprodukte agiert aus Standorten in Europa, Asien, Nord- und Südamerika. Im Jahr 2005 erzielte der nach ISO 9001:2000 zertifizierte Unternehmensbereich mit 2.665 Mitarbeitern einen Umsatz von rund 2 Milliarden Euro.

Source: BASF-Pressemitteilung vom 2006-08-29.

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