Die PET-Flasche könnte bald eine PEF-Flasche werden? Das Ausgangsmaterial für PEF, lässt sich jetzt auf elektrochemischem Weg mit einem kostengünstigen Nickelborid-Katalysator herstellen. (Bildquelle: Wikipedia Commons, Jesusalconada CC BY-SA 4.0)

Die PET-Flasche könnte bald eine PEF-Flasche werden? Das Ausgangsmaterial für PEF (Polyethylendicarboxyfuranoat) lässt sich jetzt auf elektrochemischem Weg mit einem kostengünstigen Nickelborid-Katalysator herstellen. (Bildquelle: Wikipedia Commons, Jesusalconada CC BY-SA 4.0)

Die Bochumer Forscher entwickelten dafür einen Nickelborid-Katalysator, der – weil er keine Edelmetalle enthält – im Vergleich zu vielen anderen Katalysatoren gut verfügbar und kostengünstig ist. „FDCA ist für die Industrie interessant, weil es zu Polyestern verarbeitet werden kann“, erklärte Stefan Barwe vom Bochumer Zentrum für Elektrochemie. „So kann PEF, eine Alternative zu PET, hergestellt werden – und das alles basierend auf nachwachsenden Rohstoffen, nämlich Pflanzen.“

Dass Polyethylendicarboxyfuranoat (PEF) interessant sein muss, sieht man daran, dass die BASF im Juni 2017 meldete, ein Industriekonsortium unter Beteiligung des Chemiekonzerns plane den Bau einer FDCA-Anlage mit einer Jahreskapazität von 50.000 t (Projektname PEFerence, Koordinator ist Synvina).

In den Versuchen des Bochumer Teams setzte der Katalysator in einer halben Stunde 98,5 Prozent des Ausgangsstoffs 5-HMF in FDCA um; Abfallprodukte entstanden keine. „Wir haben den Katalysator außerdem so designt, dass er unter den gleichen Bedingungen effektiv ist, unter denen auch die Wasserstofferzeugung gelingt“, beschreibt Barwe einen weiteren Vorteil der Entwicklung. Bei der chemischen Umwandlung (elektrochemische Oxidation) entsteht neben FDCA zusätzlich Wasserstoff. Üblicherweise wird Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen, wobei Sauerstoff als Koppelprodukt entsteht. Der besonders energiezehrende Reaktionsschritt, die Sauerstoff-Entwicklung, entfiel bei dieser Synthese, indem die Forscher die Wasserstoff- und FDCA-Produktion (anstelle der Sauerstoff-Entwicklung) koppeln konnten.

Das Team um Dr. Stefan Barwe und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Zentrum für Elektrochemie der RUB kooperierte für die Studie mit dem Lehrstuhl für Technische Chemie der RUB unter Leitung von Prof. Dr. Martin Muhler. Die Forscher beschreiben die Arbeiten in der Zeitschrift Angewandte Chemie vom 9. Juli 2018. (dw)

Originalpublikation

Stefan Barwe, Jonas Weidner, Steffen Cychy, Dulce M. Morales, Stefan Dieckhöfer, Dennis Hiltrop, Justus Masa, Martin Muhler, Wolfgang Schuhmann: Electrocatalytic 5-(hydroxymethyl)furfural oxidation using high surface area nickel boride, in: Angewandte Chemie International Edition, 2018, DOI: 10.1002/anie.201806298