Gewin­nung von bio­ba­sier­ter Acrylsäure

For­scher der Fried­rich-Alex­an­der-Uni­ver­si­tät Erlan­gen-Nürn­berg haben ein neu­es Ver­fah­ren zur Gewin­nung von Acryl­säu­re ent­wi­ckelt, das auf die Flüs­sig­pha­sen-Dehy­dra­ti­sie­rung von fer­men­ta­tiv gewon­ne­ner Milch­säu­re setzt. Es ver­spricht Vor­tei­le gegen­über der heu­te übli­chen Pro­duk­ti­on aus Pro­pen: Mil­de­re Reak­ti­ons­be­din­gun­gen, eine ein­fa­che­re Reak­tor­tech­no­lo­gie und eine bio­ba­sier­te Rohstoffquelle.
Die Ver­fah­rens­ent­wick­lung erfolg­te in Koope­ra­ti­on mit dem Indus­trie­part­ner Proc­ter & Gam­ble (P&G). Geför­dert hat das Vor­ha­ben das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Ernäh­rung und Land­wirt­schaft (BMEL) über den Pro­jekt­trä­ger Fach­agen­tur Nach­wach­sen­de Roh­stof­fe e. V. (FNR).
Jähr­lich wer­den welt­weit über 5 Mil­lio­nen Ton­nen Acryl­säu­re zu Kon­sum­gü­tern ver­ar­bei­tet. Acry­lat­po­ly­me­re spie­len zum Bei­spiel bei der Her­stel­lung von Lacken, Beschich­tun­gen, Kle­bern und als Flüs­sig­keits­ab­sor­ber in Hygie­ne­pro­duk­ten wie Win­deln eine wich­ti­ge Rol­le. Heu­te pro­du­ziert man Acryl­säu­re über einen zwei­stu­fi­gen Oxi­da­ti­ons­pro­zess aus dem fos­si­len Pro­pen. Die Her­stel­lungs­tech­no­lo­gie ist ver­gleichs­wei­se auf­wän­dig und teu­er. Die For­scher ent­wi­ckel­ten nun mit der Flüs­sig­pha­sen-Dehy­dra­ti­sie­rung von Milch­säu­re eine viel­ver­spre­chen­de Verfahrensalternative.
Das ent­wi­ckel­te kata­ly­ti­sche Reak­ti­ons­sys­tem basiert auf einer von einem Nukleo­phil unter­stütz­ten Dehy­dra­ti­sie­rung, von den For­schern kurz als NADA — Nucleo­phi­le Assis­ted Dehy­dra­ti­on to Acry­la­tes bezeich­net. Das NADA-Sys­tem setzt Milch­säu­re und Milch­säu­re-Deri­va­te durch Brom­was­ser­stoff-Kata­ly­se bei Aus­beu­ten von ca. 80 Pro­zent zu Acryl­säu­re um. Im Zuge der NADA-Ent­wick­lung iden­ti­fi­zier­ten die For­scher neu­ar­ti­ge, viel­ver­spre­chen­de Milch­säu­re­de­ri­va­te wie 2‑Brompropionsäure, die sich aus kom­mer­zi­ell erhält­li­chen Sub­stra­ten wie Milch­säu­re oder Dil­ac­tid syn­the­ti­sie­ren und zu Bio-Acryl­säu­re umwan­deln las­sen. Dar­auf basie­rend wur­de die NADA-Tech­no­lo­gie in meh­re­re Pro­zess-Fahr­wei­sen auf­ge­teilt. Die erfor­der­li­che Reak­ti­ons­tem­pe­ra­tur des NADA-Sys­tems liegt bei rund 200 °C und ist damit nied­ri­ger als die 250 bis 400 °C, bei der die Acryl­säu­re­ge­win­nung aus Pro­pen abläuft. Die bereits vor dem Pro­jekt in Ver­su­chen erfolg­reich durch­ge­führ­te Milch­säu­ren-Dehy­dra­ti­sie­rung durch Gas­pha­sen­re­ak­ti­on benö­tigt Tem­pe­ra­tu­ren von 300 bis 400 °C.
Die For­scher bau­ten und opti­mier­ten auf Basis der ent­wi­ckel­ten NADA-Tech­no­lo­gie eine kon­ti­nu­ier­lich arbei­ten­de Mini­plant-Labor­an­la­ge. Aktu­ell wird die wirt­schaft­lich viel­ver­spre­chends­te Vari­an­te der mög­li­chen NADA-Pro­zess-Fahr­wei­sen vom Indus­trie­part­ner P&G tech­nisch und öko­no­misch vali­diert. P&G sucht außer­dem einen Tech­no­lo­gie­part­ner für eine Wei­ter­ent­wick­lung des Ver­fah­rens in den groß­tech­ni­schen Maßstab.