PflanzenFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Biokatalytische Synthese von Acrylnitril aus nachwachsenden Rohstoffen (BiPAN); Teilvorhaben 2: Etablierung der Syntheseroute - Akronym: BiPAN

Anschrift
Enzymicals AG
Walther-Rathenau-Str. 49 a
17489 Greifswald, Hansestadt
Kontakt
Dr. Ulf Menyes
Tel: +49 3834 515-474
E-Mail schreiben
FKZ
22013616
Anfang
01.04.2017
Ende
30.09.2019
Ergebnisdarstellung
Das Vorhaben der Enzymicals AG und Dralon GmbH zur Herstellung von Acrylnitril (ACN), Polyacrylnitril (PAN) und daraus ersponnener PAN-Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen, konnte zu einem positiven Abschluss gebracht werden. Es wurde ein Syntheseweg aus dem potentiell biobasiertem Oxiran (Ethylenoxid) und Cyanid unter Zuhilfenahme einer Halohydrindehalogenase (HHDH) als Katalysator etabliert. Das aus Bioethanol herstellbare Ethylenoxid konnte in Wasser als Lösungsmittel bei Raumtemperatur ohne Erzeugung von Nebenprodukten mit der HHDH zum ersten Intermediat umgesetzt werden. Dieses wurde aus der Reaktionslösung extrahiert und einem weiteren Reaktionsschritt, der Reaktivdestillation, zugeführt. Die zweite Reaktion führte ohne zusätzliches Lösungsmittel mit einem Katalysator zum gewünschten Produkt Acrylnitril, mit einer sehr hohen Selektivität (nahezu keine Nebenprodukte). Im Rahmen des Projekts sind vom Projektpartner Enzymicals unterschiedliche Mengen von ACN mit unterschiedlichen Qualitäten dem Projektpartner Dralon zur Verfügung gestellt worden, die alle erfolgreich bei der Dralon polymerisiert werden konnten. Die Eigenschaften der resultierenden PAN-Fasern waren vergleichbar mit denen aus Erdöl basiertem ACN. In Summe kann die Aussage getroffen werden, dass die Syntheseroute ausgehend von Bioethanol bis zum ACN, mit neuartigen Biokatalysatoren in Kombination mit klassischen chemischen Prozessen eine Alternative zur erdölbasierten ACN Synthese darstellen kann. Die Ergebnisse sind bisher so erfolgsversprechend, dass versucht wird ein Konsortium zu etablieren, mit dem mittelfristigen Ziel, der Herstellung von einigen Litern "Bio-ACN" pro Tag.
Aufgabenbeschreibung
Biokatalytisch hergestelltes Acrylnitril ist von großem industriellem Interesse um den "CO2-Footprint" der Polyacrylnitril-(PAN) Faserherstellung und optional der PAN-Precursor und Kohlenstofffaserherstellung weiter zu verbessern. Um dies zu ermöglichen soll die Hauptkomponente für die Herstellung von PAN Fasern, das Acrylnitril (ACN), komplett aus nach-wachsenden Rohstoffen synthetisiert werden. Dazu untersucht das Projekt einen mehrstufigen Prozess, wobei Bioethanol aus Biomasse hergestellt und dieses durch bestehende und neue Verfahren zu Polyacrylnitril umgewandelt wird. Diese neue Route welche die Herstellung von biobasierten Acrylnitril ermöglicht, ist zu evaluieren und wirtschaftlich zu bewerten. Die Entwicklung eines innovativen Verfahrens, in welchem Glucose als nachwachsender Rohstoff umgesetzt wird, positioniert das Gesamtprojekt als Forschungs-, Entwicklungs- und Pilotprojekt im Bereich der Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Somit wird das Projekt ein Paradebeispiel für die Verwendung von Bioethanol zur Herstellung von PAN-Fasern und da-mit ein Vorreiter für den Bedarf an neuen landwirtschaftlich erzeugten Produkten in Deutschland.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe