- Datum 28. Juni 2021
Das Projekt ReSolve beschäftigte sich erfolgreich mit der Entwicklung von biobasierten, sichereren Alternativen, um zwei gefährliche Lösungsmittel zu ersetzen, die in der europäischen Industrie in großen Mengen zum Einsatz kommen: Toluol und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP). ReSolve wird im Rahmen des Gemeinsamen Unternehmens für biobasierte Industriezweige, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der EU und der biobasierten Industrie, finanziell gefördert.
Das Expertenteam für Biomasse-Rohstoffe und erneuerbare Chemikalien entwickelte alternative Lösungsmittel auf der Grundlage von Kohlenhydraten aus dem Nichtlebensmittelbereich. Mithilfe von In-silico-Modellen und In-vitro-Bioassays wurden die neuen Lösungsmittel bezüglich des vorhersagbaren biologischen und des chemischen Verhaltens beurteilt, bevor sie in die Entwicklungsphase gingen. Zusätzlich wurden technisch-wirtschaftliche und nachhaltigkeitsbezogene Bewertungen durchgeführt, um die Prozessdesigns für die industrielle Produktion zu optimieren und die tatsächlichen Auswirkungen auf die Natur nachzuvollziehen.
Das Forschungsteam synthetisierte 2,2,5,5-Tetramethyloxolan (TMO), ein apolares Lösungsmittel mit ähnlichen Eigenschaften wie Toluol, das für den Einsatz in der Klebefolienherstellung vorgesehen ist. Die Forscher konnten ein ähnliches Verhalten bei chemischen Reaktionen wie bei Toluol und sogar eine verbesserte Löslichkeit bestimmter Substanzen beobachten, was Vorteile bei Extraktionsprozessen und in der Biokatalyse verspricht.
Das Projektteam synthetisierte außerdem eine sicherere biobasierte Alternative mit der Bezeichnung Dihydrolevoglucosenon (Cyrene™), um NMP zu ersetzen, denn der Einsatz dieses Lösungsmittels wurde von der EU sowohl in Bezug auf den Arbeitsschutz als auch die ökologische Nachhaltigkeit mit strengen Auflagen belegt. Mit Cyrene™, welches aus Sägemehlabfällen hergestellt wird, werden die Eigenschaften von NMP auf effiziente Weise reproduziert, ohne die menschliche Gesundheit zu schädigen. Der Projektpartner Circa Group betreibt den Bau einer Anlage in Frankreich, die jährlich 1 000 Tonnen biobasiertes Cyrene™ herstellen wird.
Zusätzlich zu TMO und Cyrene™ erprobten die Forschenden weitere vielversprechende kohlenhydratbasierte Lösungsmittel, die NMP, Toluol und weitere gefährliche Lösungsmittel ersetzen sollen. Ihre methodische Vorgehensweise könnte auch bei der Entwicklung nachhaltiger, recycelbarer, biobasierter Polymere zum Einsatz kommen.
Aufgrund der begrenzten Anzahl nicht-biobasierter und sicherer Alternativen wird davon ausgegangen, dass ähnliche Toxizitätsprobleme entstehen könnten. Außerdem wird angenommen, dass in naher Zukunft die Nutzbarkeit vieler traditioneller Chemikalien weiter eingeschränkt wird. Die Forschungsarbeiten müssen daher weiter fortgesetzt werden, um zusätzliche, sicherere und nachhaltige Lösungsmittel zu entwickeln. Bislang gibt es zudem keinen einheitlichen Ansatz, der alle die in den verschiedenen Anwendungen bestehenden Anforderungen erfüllen konnte.
Quelle: Europäische Kommission, CORDIS https://cordis.europa.eu/article/id/429633-replacing-hazardous-solvents-with-safer-renewable-alternatives/de?WT.mc_id=exp