Shaping the Future of Green Chemistry

Die chemische Industrie verfolgt das ehrgeizige Ziel, Produktionsprozesse auf erneuerbare Rohstoffe und nachhaltige Energien umzustellen. Mit dem Leitprojekt »Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization« (ShaPID) unterstützt die Fraunhofer-Gesellschaft die Transformation der Branche hin zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Produktion – die sogenannte grüne Chemie. Auf Grundlage der international anerkannten »12 Principles of Green Chemistry« werden neue Methodiken und Technologien entwickelt sowie im technischen Maßstab praxisnah demonstriert. Das Fraunhofer-Leitprojekt startete im Januar 2021 und endet im Juni 2024.

Partnerinstitute

Fraunhofer IAP, Fraunhofer ICT, Fraunhofer IFF, Fraunhofer IGB, Fraunhofer IMM, Fraunhofer IME, Fraunhofer, ISC, Fraunhofer ITWM, Fraunhofer UMSICHT

Im Teilprojekt »Green Plastics« entwickelt ein Forschungsteam die gesamte Prozesskette für die Herstellung nachhaltiger Polymere. Mehrere Institute arbeiten dafür unter der Leitung des Fraunhofer IAP zusammen. Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer IAP bringen ihr Fachwissen aus den Bereichen Polymersynthese, Verfahrensentwicklung und Scale-Up der Synthese in das Projekt ein. Ziel ist die Entwicklung eines energetisch optimierten Verfahrens für den kontinuierlichen Polykondensationsprozess von 100 Prozent nachhaltigen Polyamiden.

»Wir zeigen, wie die Synergie von grüner Katalyse und smarter Prozesstechnik gelingt. Sie ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um die Transformation zur nachhaltigen chemischen Industrie voranzutreiben.«

Dr. Ulrich Wendler, Koordinator von »Green Plastics«, Leiter »Synthese und Produktentwicklung« am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ, einem Forschungsbereich des Fraunhofer IAP

Mit CO₂ und biogenen Rohstoffquellen zu neuen Polymeren

Chemische Grundbausteine für Polyamide sind häufig Diamine und Dicarbonsäuren. Im Projekt »Green Plastics« nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mikrobielle und enzymatische Prozesse, um Diamine zu gewinnen. Die Skalierung dieser biotechnologischen Prozesse ist ein Kernthema von »Green Plastics«. Hierfür entwickelten die Forschenden eine Reihe neuer Ansätze und Technologien. Ausgangspunkt der Wertschöpfungskette ist Formiat. Es wird mittels einer neu entwickelten, effizienten Elektrolysezelle aus Kohlenstoffdioxid und nachhaltigem Strom hergestellt. Das Formiat ist Nahrungsquelle für einen mikrobiellen Stamm, welcher fermentativ Lysin produziert. Auch dieser Stamm ist eine Neuentwicklung. Anschließend wandeln Enzyme das Lysin in ein Diamin um. Nach der Aufreinigung mit Hilfe einer neu entwickelten Technologie ist das Diamin einsatzbereit für die Polykondensation. Für die Materialentwicklung der neuen Polymere verwendeten die Expertinnen und Experten des Forschungsbereichs Biopolymere am Fraunhofer IAP biobasierte Dicarbonsäuren als Co-Komponente. So gelang es, 100 Prozent nachhaltige Polyamide mit neuen thermischen, mechanischen und optischen Eigenschaften zu erzeugen.