Grüne Chemie aus Zellulose: Möbel ohne Erdöl

In unzähligen Produkten des täglichen Bedarfs steckt Erdöl – auch in Möbeln. Genauer gesagt in den Klebstoffen, mit denen zum Beispiel Sperrholzplatten hergestellt werden. Doch es gibt eine grüne Alternative. Dank eines neuen Katalysators, den Heraeus Precious Metals entwickelt hat, können Biomasse-basierte Chemikalien aus Zellulose den fossilen Rohstoff ersetzen.

Die sogenannten Basischemikalien, die heute als Ausgangsmaterial für Kunststoffe, Farben, Klebstoffe und vieles mehr dienen, beruhen in der Regel auf Erdöl. Etwa neun Prozent des weltweit geförderten Erdöls fließen in die chemische Industrie. Doch fossile Ressourcen versiegen, und auch angesichts des Klimawandels wächst die Nachfrage nach biobasierten Chemikalien, etwa aus pflanzlicher Biomasse. Diese Plattformchemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen haben eine deutlich bessere Ökobilanz als ihre Pendants auf fossiler Basis.

Unser Beitrag: Katalysator macht Zellulose als Rohstoff für Chemikalien nutzbar

Ein wichtiges Verfahren, um Chemikalien aus Biomasse zu gewinnen, ist die Katalyse. Heraeus hat den Bedarf des Marktes schon vor einigen Jahren erkannt und ein Programm zur Entwicklung edelmetallbasierter Katalysatoren aufgelegt. Diese Katalysatoren werden benötigt, um erneuerbare Rohstoffe in nachhaltige Chemikalien umzuwandeln.

Eine Quelle für nachhaltige Chemikalien ist Holz, genauer gesagt die Holzbestandteile Lignin und Zellulose, die als forstwirtschaftliche Restprodukte anfallen. Aus der Biomasse müssen zunächst bestimmte organische Verbindungen gewonnen werden. AusZellulose kann das Molekül 5-Hydroxymethylfurfural, kurz 5-HMF, gewonnen werden. Es wird mittels heterogener Katalyse in Diformylfuran (DFF) umgewandelt, eine vielseitige Plattformchemikalie für zahlreiche biobasierte Produkte.

DFF eignet sich als Komponente für Phenolharze, die unter anderem in Klebstoffen Verwendung finden, etwa als Leim für Sperrholz- und Spanplatten. Weil es sich bei dem Ausgangsstoff um nachwachsende Biomasse handelt, sind Phenolharze auf DFF-Basis eine nachhaltige Alternative für herkömmliche Klebstoffe mit fossilen Anteilen. Anders ausgedrückt: Mit grünen Chemikalien steckt weniger Erdöl in unseren Möbeln.

Effiziente Umwandlung dank Ruthenium

Ruthenium Cat

Für die Umwandlung von 5-HMF in DFF haben die Spezialisten der Geschäftseinheit Heraeus Precious Metals einen Katalysator entwickelt, der auf Ruthenium basiert, einem seltenen Edelmetall. „Studien haben gezeigt, dass Ruthenium ein immenses Potential in der katalytischen Umsetzung von nachhaltigen Rohstoffen, wie beispielsweise Biomasse, aufweist“, sagt Dr. Gisa Meißner, Projektleiterin in der Forschungsabteilung für chemische edelmetallbasierte heterogene Katalysatoren bei Heraeus Precious Metals.

Nach Ende der Nutzungsdauer können der Katalysator und damit das Ruthenium recycelt werden. Heraeus bietet einen vollständigen Edelmetall-Kreislauf an: Von der Gewinnung des Rohstoffs über die Nutzung als Katalysator bis hin zur Rückgewinnung. Sekundärmetalle, also recycelte Edelmetalle, können den CO2-Fußabdruck im Vergleich zu Primärmetallen aus dem Bergbau um bis zu 98 Prozent verringern.

„Unsere Edelmetall-Katalysatoren ermöglichen die effiziente Verwertung von Biomasse in nachhaltige Produkte“, sagt Dr. Meißner. „Gleichzeitig profitieren unsere Kunden von einer Kreislaufstrategie, die nicht nur wirtschaftliche, sondern insbesondere auch ökologische Vorteile mit sich bringen.“