11 November 2005

Verfahren für wirtschaftlichere Biodieselproduktion entwickelt

Japanische Forscher entdecken Zucker als Ausgangsstoff für festen Katalysator

So, wie Rapsöl aus der Saat gepresst wird, verträgt der normale Motor es nicht. Insbesondere die Glyzerinbindungen müssen mit Hilfe von chemischen Katalysatoren aufgebrochen und das Glyzerin durch Methanol ersetzt werden. Der danach entstandene Methylester erst ist Biodiesel in Treibstoffqualität.

Aber in der technischen Umsetzung stecken einige Tücken: Schließlich muss der Biodiesel von den Katalysatormolekülen und dem anfallenden Glyzerin getrennt werden. Ein kostspieliger Vorgang, bei dem außerdem chemische Abfälle entstehen. Leichter ginge es, wenn der Katalysator fest wäre und sich schlicht herausfiltern ließe.

Daher forschen verschiedene Arbeitsgruppen seit einiger Zeit schon an entsprechenden Versionen, die leider bislang alle zu teuer, zu instabil oder zu reaktionsträge waren.

Wie jüngst in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht, haben nun japanische Forscher um Masakazu Toda vom Tokyo Institute of Technology einen viel versprechenden festen Katalysator entwickelt, mit dem der relativ aufwändige Produktionsprozess von Biodiesel ökonomischer und umweltfreundlicher ablaufen könnte.

Ausgangsstoffe sind die Zucker Glukose und Saccharose, denen bei Temperaturen über 300 Grad Celsius ein Teil ihres Wasserstoffs und Sauerstoffs entzogen wird. Es entsteht ein starres dreidimensionales Kohlenstoffgerüst, auf das Säuren Sulfonsäuregruppen (-SO3H) übertragen. Diese übernehmen die eigentliche katalytische Aufgabe.

Dieses Trägermaterial behandelten sie für mehrere Stunden bei etwa 150 Grad mit konzentrierter Schwefelsäure. Dabei entsteht ein schwarzes Pulver, das als Wasser unlöslicher Katalysator die Fettsäuren des Öles bei 80 Grad Celsius mit einer vergleichbar hohen Ausbeute wie flüssige Schwefelsäure verestert, aber in Kombination mit bindenden Polymeren zu Pellets oder dünnen Filmen gepresst werden kann.

Mit einer katalytischen Aktivität, die bei mehr als der Hälfte von flüssigen Katalysatoren liegt, ist der Zuckerkatalysator deutlich reaktiver als andere feste Beschleuniger. Außerdem erwies er sich in den bisherigen Laborversuchen als recht ausdauernd. Der fertige Biodiesel ließ sich deutlich leichter vom festen Katalysator trennen als die bislang verwendete Schwefelsäure.

Die Ausgangsprodukte für den festen Katalysator können nach Informationen des Instituts aus Ernteabfällen gewonnen werden. Da die Reinigung des gewonnenen Treibstoffes mit Hilfe des Katalysators leichter ist, könnte das Produktionsverfahren dadurch auch schneller und kostengünstiger werden.

Source: IWR - Treibstoffe und Spektrumdirekt vom 2005-11-11.

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