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Forschung

Studie über die Dehydratisierung von Glycerin zu Acrolein und die anschließende Ammoxidation zu Acrylnitril

Der zwingende Übergang zu einer umweltfreundlicheren chemischen Industrie hat die Notwendigkeit einer Änderung der Rohstoffversorgung für viele Massenchemikalien deutlich gemacht. So wird Acrylnitril (ACN) derzeit fast ausschließlich durch Ammoxidation von Propylen auf fossiler Basis (Sohio-Verfahren) hergestellt, wofür jährlich etwa 6 Millionen Tonnen benötigt werden. Darüber hinaus entstehen Umweltgefahren durch die gleichzeitige Produktion von giftiger Blausäure und Acetonitril während des Prozesses.
Da ACN in der Polymerindustrie zahlreiche Anwendungen findet (Polyacrylnitril (PAN), ABS-Copolymere, Nitrilkautschuk usw.), ist es ratsam, seine Herstellung auf alternativen und nachhaltigen Wegen zu entwickeln und zu fördern.

Ein möglicher Weg ist die Dehydratisierung von Glycerin zu Acrolein (AC) und die anschließende Ammoxidation zu ACN. Glycerin hat den Vorteil, dass es ein Restprodukt der Biodieselproduktion ist und daher im Vergleich zu Rohöl zu einem viel niedrigeren Preis erhältlich ist. Diese gekoppelte Reaktion wurde von Liebig et al. vorläufig untersucht. Um den Prozess kommerziell nutzen zu können, sind jedoch noch weitergehende Untersuchungen erforderlich, angefangen von der Optimierung des katalytischen Systems bis hin zum Verständnis der Struktur-Aktivitäts-Beziehung.
Das Endziel des Projekts ist die katalytische Synthese von ACN aus Glycerin (ITMC - Aachener Institut für Technische und Makromolekulare Chemie), seine Reinigung (ATV - Aachener Verfahrenstechnik) und seine anschließende Polymerisation zu Polyacrylnitril, das dann letztlich für die Herstellung von Kohlenstofffasern eingesetzt werden könnte (ITA - Aachener Institut für Textiltechnik).

Forschungsschwerpunkte:

• Synthese und Charakterisierung eines optimierten katalytischen Systems
• Bewertung der Stabilität und möglichen Regeneration der Katalysatoren
• Umfassendes Screening der Nebenprodukte der beiden Reaktionen
  

Publikationen

Schiaroli, N.; Battisti, M.; Benito, P.; Fornasari, G.; Di Gisi, A.G.; Lucarelli, C.; Vaccari, A. Catalytic Upgrading of Clean Biogas to Synthesis Gas. Catalysts 2022, 12, 109.