Biodiesel aus Pflanzenabfällen

Energieeffiziente Biodieselherstellung

Raps gilt als das gängige Beispiel für die Biodiesel-Herstellung. So schön leuchtend gelb im Frühjahr die Felder auch blühen – Raps beansprucht Ackerfläche, die künftig knapp wird. Avelino Corma von der Unversidad Politécnica de Valencia in Spanien hat sich nun Gedanken über die zweite Generation Biodiesel gemacht, die nur aus Pflanzenabfällen gewonnen werden kann. Damit besteht keine direkte Nutzungskonkurrenz zur Lebensmittelproduktion. Zudem ist der Herstellungsweg Energieeffizient und das Produkt absolut hochwertig.

Ausgangspunkt 2MF

Haferspelzen, Mandelschalen, Schalen von Sonnenblumenkernen, Maiskolben, Reste der Olivenölgewinnung oder Bagasse, faserige Reste der Zuckerproduktion aus Zuckerrohr sind Reststoffe, die immer wider in den Fokus der Verwertung geraten. Es existieren verschiedene Ansätze für die Treibstoffverwertung, doch meist ist die Energiebilanz ungünstig, erklärt Avelino Corma. Er hat jetzt einen Weg gefunden, der ohne organische Lösungsmittel auskommt, wenig Energie verbraucht und kostengünstig ist.
Der erste Schritt ist gängige Praxis, wenn aus der Biomasse Furfural hergestellt wird. Der Stoff entsteht aus Wasserdampfdestillation aus Biomasse und Behandlung mit Schwefelsäure. Ein zweiter gängiger Industrieprozess ist die selektive Umwandlung in 2-Methyl-Furfural (2MF), einem Ring aus vier Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Der Ring trägt eine Methylgruppe –CH3 als Seitenkette.
„Dieses 2MF ist Ausgangspunkt unserer neuen Dieselsynthese“, erklärt Corma. Zunächst werden drei Moleküle 2MF miteinander verknüpft. Gebraucht werden dazu nur Wasser und eine Säure als Katalysator. Dabei öffnet sich ein Drittel der Ringe und knüpft sich an je zwei weitere. Chemiker beschreiben diese Prozesse als Hydroxyalkylierung und Alkylierung. Die wässrige Phase, die auch den Katalysator trägt, trennt sich von selbst von der organischen Phase mit dem Zwischenprodukt ab und kann einfach entfernt werden. In einer zweiten Reaktion müssen noch die beiden anderen Ringe geöffnet und die Sauerstoffatome entfernt werden. Da geht mit einem speziellen platinhaltigen Katalysator in dem Prozess der Hydrodeoxygenierung.
„Am Ende erreichen wir 87 Prozent der Produkte der Dieselfraktion in Form verzweigter Kohlenwasserstoffketten mit neun bis 16 Kohlenstoffatomen“, beschreibt Corma das Endprodukt. Das sei die beste in der Literatur beschrieben Ausbeute für eine Biodieselsynthese. Außerdem ließen sich gasförmige und leichte Nebenprodukte für die Wärmeerzeugung nutzen. Der spanische Biodiesel hat 71 Cetan (hohe Zündwilligkeit) und einen Pourpoint von – 90 Grad Celsius (gerade noch flüssig). Sein Biodiesel kann direkt mit konventionellen Dieselkraftstoffen vermischt werden.

Lesestoff:
Corma A, Production of High-Quality Diesel from Biomass Waste Products, Angewandte Chemie, 2011, 123, 1 – 5, DOI:10.1002/ange.201007508

Dr. Renate Hoer / roRo; Foto: Avelino Corma