20 Juni 2007

US-Forschung: neuer energiereicher Biotreibstoff DMF

Kombination enzymatischer und chemisch-katalytischer Prozesse

Eine neue Methode zur Herstellung von Biokraftstoff beschreiben US-amerikanische Forscher in der britischen Wissenschaftszeitschrift Nature. Der Flüssigtreibstoff namens 2,5-Dimethylfuran (DMF) könne direkt aus Biomasse gewonnen werden, berichten James Dumesic und sein Team der Universität von Wisconsin in Madison (USA).

Die Forschergruppe vereine damit die Vorteile der beiden gängigen Herstellungsweisen – biologisch und chemisch, heißt es in einem Kommentar der Fachzeitschrift. Der Biotreibstoff DMF hat eine um 40 Prozent höhere Energiedichte und einen um 20 Grad Kelvin höheren Siedepunkt als Ethanol. Zudem ist er nicht wasserlöslich.

In der Biokraftstoff-Herstellung müssen lange chemische Kohlenstoffketten in kleinere Gruppe aufgebrochen werden, ohne zu viel chemische Energie der ursprünglichen Biomasse zu verlieren. Der DMF-Produktionsprozess der Forschergruppe beginnt mit der biologischen Zerkleinerung von Stärke und Zellulose durch Enzyme. Dazu wird die Stärke zunächst in Glukose zersetzt und anschließend in Fruktose umgewandelt. Ein ähnlicher biologischer Produktionsschritt wird auch bei der Herstellung von Ethanol aus Biomasse eingesetzt. Danach werden die gewünschten DMF-Moleküle laut Dumesic durch einen chemisch-katalytischen Prozess aufgebaut. In der zweiten Stufe setzen die Forscher die Fruktose in Hydroxymethylfurfural (HMF) um. Beim letzten Schritt schließlich nutzen die Forscher metallische Katalysatoren, wie sie sonst bei der Produktion von Biokraftstoffen kaum eingesetzt werden, und erzeugen aus dem HMF den Treibstoff 2,5-Dimethylfuran.

Mit diesem dreistufigen Verfahren lasse sich der Biokraftstoff mit geringerem Energieeinsatz und vor allem deutlich schneller herstellen als Ethanol, erklären die Forscher in einem begleitenden Kommentar. Ob der Flüssigkeit nun tatsächlich eine große Karriere als Biokraftstoff bevorsteht, hänge jedoch von weiteren Faktoren ab, schreiben die Chemiker Lanny Schmidt und Paul Dauenhauer So müssten nicht nur die Verbrennungseigenschaften näher untersucht werden, sondern auch der Einfluss der Substanz auf die Umwelt und die Gesundheit.

Einen englischsprachigen Bericht über den neun Treibstoff hat die Zeitschrift Nature hier veröffentlicht. Die kostenfreie Kurzfassung der englischsprachigen Veröffentlichung sowie der (gebührenpflichtige) Volltext und zahlreiche Grafiken sind unter Nature.com hier abrufbar.
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(Vgl. Meldung vom 2007-05-14.)

Source: Nature, 2007-06-20 und Autohaus Online, 2007-06-20.

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