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Green Chemistry Holz und Gräser liefern „grünes“ Lösungsmittel

Autor / Redakteur: Bastian Schmidt* / Dr. Ilka Ottleben

Jährlich werden mehrere Millionen Tonnen an Lösungsmitteln produziert. Oft sind die Chemikalien alles andere als unbedenklich. Beispielsweise können sie Wasserorganismen schädigen oder reproduktionstoxisch wirken. Nun haben Forscher aus Regensburg und Dresden ein vielversprechendes, „grünes“ Lösungsmittel genauer untersucht. Das Molekül γ-Valerolacton lässt sich zudem leicht aus den Hauptbestandteilen von Pflanzen gewinnen.

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Das Molekül „γ-Valerolacton“ (GVL) lässt sich leicht aus den Hauptbestandteilen von Pflanzen (z. B. Cellulose) gewinnen. (Symbolbild)
Das Molekül „γ-Valerolacton“ (GVL) lässt sich leicht aus den Hauptbestandteilen von Pflanzen (z. B. Cellulose) gewinnen. (Symbolbild)
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Regensburg – Jährlich werden mehrere Millionen Tonnen an Lösungsmitteln produziert, die sich anschließend in Beschichtungs-, Lack-, Kosmetik- oder Haushaltsformulierungen wiederfinden oder für verschiedenste chemische Synthesen verwendet werden. Der größte Anteil wird hierbei aus Erdöl gewonnen. Chemiker der Universität Regensburg und der TU Dresden haben deshalb das vielversprechende, „grüne“ Lösungsmittel „γ-Valerolacton“ (GVL) genauer untersucht und herausgefunden, dass es in der Lage ist, einige synthetische, dipolar aprotische Lösungsmittel zu ersetzen.

Unschädlich für Wasserorganismen und biologisch abbaubar

Das Molekül „γ-Valerolacton“ (GVL) lässt sich leicht aus den Hauptbestandteilen von Pflanzen (zum Beispiel Cellulose) gewinnen und kann in kommerziellen Produkten und möglicherweise auch in großtechnischen Prozessen eine Reihe von synthetischen, teils reproduktionstoxischen Chemikalien zu ersetzen. Beispielsweise ist es möglich, GVL an Stelle der reproduktionstoxischen Großchemikalien Dimethylformamid (DMF) oder N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) zu verwenden.

Anwendungsgebiete ergeben sich damit als Lösungsmittel in der Synthese verschiedenster Polymere oder Pharmazeutika. Außerdem kann es als Hauptbestandteil in Klebstofflösern, Abbeizmitteln oder Nagellackentfernern dienen.

Zusätzlich zu den hervorragenden Lösungseigenschaften wurde in Kooperation mit Forschern der TU Dresden gezeigt, dass es sehr geringe Toxizitäten gegenüber verschiedenen Wasserorganismen aufweist und binnen eines Monats vollständig bioabbaubar ist.

Bau einer Pilotanlage geplant

Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse ist deshalb in Zusammenarbeit mit einem mittelständischen Chemieunternehmen der Bau einer Pilotanlage geplant. Diese soll in der Lage sein, in einem ersten Schritt circa 500.000 Liter des nachhaltigen Lösungsmittels pro Jahr zu generieren. Bei genügender Nachfrage könnte die Produktion auch auf mehrere tausend Tonnen im Jahr gesteigert werden.

Originalpublikation: Florian Kerkel, Marta Markiewicz, Eva Müller, Stefan Stolte and Werner Kunz, The green platform molecule gamma-valerolactone – ecotoxicity, biodegradability, solvent properties, and potential applications, Green Chemistry (2021). https://doi.org/10.1039/D0GC04353B.

* B. Schmidt: Universität Regensburg, 93040 Regensburg

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