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Rohstoffe: Neuer Katalysator erzeugt Grundchemikalien aus Biomasse

Blühende Biomasse
Kohlenhydrate wie Zellulose oder Stärke gehören zu den häufigsten und am leichtesten verfügbaren Rohstoffen der Erde, und sie wären deswegen ideal geeignet, das immer teurer werdende Erdöl langfristig zu ersetzen. Dazu müssen sie allerdings die wichtigste Funktion des Erdöls erfüllen: einfache Grundchemikalien für die Industrie zu liefern, die daraus von Plastiksandalen bis hin zu Medikamenten nahezu alle Produkte des alltäglichen und weniger alltäglichen Bedarfs herstellt. Prinzipiell ist das kein Problem, allerdings braucht man dazu bisher teure Enzyme. Jetzt haben Forscher einen klassischen chemischen Katalysator vorgestellt, der aus Kohlenhydraten verwertbare Moleküle herstellt.

Die verglichen zum Rohöl komplizierter aufgebauten Kohlenhydrate sind nicht so einfach zu knacken, weshalb der Katalysator, den dänische Forscher jetzt vorgestellt haben, ein wichtiger Schritt nach vorne bedeutet. Die Substanz ist ein Zeolith, ein mikroporöses Mineral, dessen Grundstruktur ein Gitter aus Aluminium, Silizium und Sauerstoff ist. Der Zeolith namens Sn-Beta, der jetzt von dem Team um Martin Holm von der Technischen Universität Dänemarks untersucht wurde, ist eine starke Säure und setzt einfache Zucker wie Glukose und Fruktose zu der Verbindung Methylmilchsäure um.

Damit ersetzt der Stoff eine Reaktion, die bereits in der Praxis wichtig ist. Aus Milchsäure gewinnt man heute in großem Maßstab bioabbaubare Kunststoffe, und es sind schon Verfahren in der Erprobung, Methylmilchsäure zur universellen Grundchemikalie für sehr viele verschiedene Produkte und Anwendungen einzusetzen. Bisher jedoch muss der Stoff aufwändig durch Fermentation aus Glukose gewonnen werden. Dazu sind spezielle Bedingungen nötig, während chemische Katalysatoren für die jeweilige Anwendung maßgeschneidert werden können.

Der Katalysator hat jedenfalls eine ganze Reihe Eigenschaften, die seine Weiterentwicklung aussichtsreich erscheinen lassen: Er ist nach Angaben der Wissenschaftler über lange Reaktionszeiten stabil, erzeugt selektiv das gewünschte Produkt und zusätzlich in kleineren Mengen auch andere interessante Verbindungen. Mit dem neuen chemischen Weg zur Methylmilchsäure und anderen Grundchemikalien, so hoffen die Forscher, wird Biomasse als Quelle von Rohmaterial für die chemische Industrie langfristig auch wirtschaftlich mit dem Rohstoff Erdöl konkurrieren können. (lf)

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  • Quellen
Holm, M. et al.: Conversion of Sugars to Lactic Acid Derivatives Using Heterogeneous Zeotype Catalysts. In: Science 328, S. 602 – 605, 2010.

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