Die Produktion von Gummi ist ein Prozess, der viele Ressourcen benötigt und stark von fossilen Brennstoffen abhängig ist. Dennoch wird das Material benötigt, unter anderem für Autoreifen. Wissenschaftler der University of Minnesota haben nun jedoch ein Verfahren entwickelt, bei dem sie das Schlüsselmolekül bei der Produktion von konventionellen Reifen mit einem Molekül ersetzen, das aus Grass und Bäumen gewonnen werden kann. Dabei werden weder die Farbe noch die Performance der Reifen beeinflusst.


Foto:  Tires Jayme del Rosario, Flickr, CC BY-SA 2.0
Foto: Tires Jayme del Rosario, Flickr, CC BY-SA 2.0

Alternativen zur Gummi-Herstellung mit Erdöl

Der Einfluss der Reifenproduktion auf die Umwelt hat bereits schon vor Jahren dazu geführt, dass sich Forscher auf die Suche nach nachhaltigeren Produktionsmethoden gemacht haben. Dabei konzentrierten sich die Forschungen vor allem auf den Hauptbestandteil von Gummi – Isopren. Um Isopren herzustellen, wird vorwiegend Erdöl als Ausgangsstoff verwendet.

Isopren kann allerdings auch mit anderen Ausgangsstoffen synthetisiert werden. Sio wurde zum Beispiel die Möglichkeit untersucht, Zucker aus Biomasse zu verwenden, um Reifengummi herzustellen, was jedoch vor allem bei der Herstellung im großen Stil problematisch wird. 2010 beschrieb der Reifenhersteller eine Methode zur mikrobiellen Synthese von Isopren.


Neue Methode stellte sich als äußerst effizient heraus

Die Methode, die das Team der University of Minnesota entwickelt wurde, setzt auf Gras und Bäume als Ausgangspunkt der Isopren-Synthese. Dabei wird natürliche mikrobielle Fermentierung mit katalytischer Veredelung kombiniert.

Der Prozess beginnt mit der mikrobiellen Fermentierung von pflanzlichen Zuckern, wie etwa Glucose, zu Itaconsäure. Diese Säure wird dann mit Wasserstoff gemischt, was eine chemische Reaktion herbeiführt, an deren Ende ein Molekül namens Methyl-THF steht.

Im dritten Schritt wird ein neu entdeckter Katalysator namens „Phosphorous Self-Pillared Pentasil genutzt, um das Methyl-THF zu Isopren zu dehydratisieren. Die Effizienz dieser Methode liegt bei etwa 90 Prozent – bei einem Großteil des Produktes des Prozesses handelt es sich um Isopren. Die Wissenschaftler zeigten sich von diesem Umstand begeistert und gehen davon aus, dass ihre Entdeckung der nachhaltigen Herstellung von Isopren einen großen Schubs nach vorne geben wird.

The performance of the new P-containing zeolite catalysts such as S-PPP was surprising. This new class of solid acid catalysts exhibits dramatically improved catalytic efficiency and is the reason renewable isoprene is possible„, so Paul Dauenhauer, der als Professor für Chemical Engineering an der University of Minnesota beschäftigt ist und der Hauptautor der Studie ist.

via University of Minnesota

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