Chemikern der Ruhr-Universität Bochum ist es gelungen, Biotreibstoff unter moderateren Bedingungen effizient herzustellen. Hierfür wandelten sie die aus Biomasse erzeugte Substanz 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) in 2,5-Dimethylfuran (DMF) um.
DMF ist ein möglicher Kandidat für nachhaltigen Treibstoff. Warum, erklärt Dr. Baoxiang Peng vom Lehrstuhl für Technische Chemie: „DMF würde sich gut als Biosprit eignen, weil es eine höhere Oktanzahl hat als Ethanol, eine bessere Energieintensität und mit 92 bis 94 °C einen idealen Siedepunkt.“
Ameisensäure als Schlüssel zum Erfolg
Obwohl die Umwandlung von HMF in DMF bereits intensiv erforscht wird, gibt es noch einige Hürden. So erfordert eine DMF-Produktion relativ harsche Reaktionsbedingungen, etwa einen hohen Wasserstoffdruck. Oft entsteht außerdem nur wenig von der gewünschten Substanz, während sich unerwünschte Nebenprodukte bilden.
Um die milderen Bedingungen in seinem Verfahren zu erzielen, ließ das Bochumer Forschungsteam die Reaktion in Anwesenheit von Ameisensäure und Wasserstoff ablaufen. Als Katalysator verwendeten die Chemiker Palladium-Nanopartikel. Damit konnten sie eine eigenen Angaben zufolge fünfmal höhere Reaktionsgeschwindigkeit als bisherige Verfahren erzielen.
Gerade der Zusatz von Ameisensäure spielte dabei eine entscheidende Rolle, wie die Forscher in Untersuchungen zeigten. Sie führten die Reaktion mit verschiedenen Zusätzen durch und verglichen die Umsätze und die Selektivität. Beides war in Anwesenheit von Ameisensäure am besten. Die Substanz begünstigt einen schnelleren Reaktionspfad und verhindert gleichzeitig, dass unerwünschte Zwischenstufen auftreten.
Die Arbeiten waren Teil der deutsch-chinesischen Forschungskooperation „Novel Functional Materials for Sustainable Chemistry“, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt werden. Beschrieben haben das Verfahren Wissenschaftler um Dr. Baoxiang Peng, Prof. Dr. Martin Muhler und Prof. Dr. Christof Hättig von der Ruhr-Universität Bochum sowie Kollegen aus Changzhou, China.
