Transformation of levulinic acid and intermediates thereof into potential biofuel compounds over heterogeneous catalysts

• Umsetzung von Lävulinsäure und ihrer Intermediate zu potentiellen Biotreibstoffen mittels heterogener Katalysatoren

Al-Shaal, Mohammad G.; Palkovits, Regina (Thesis advisor); Liauw, Marcel (Thesis advisor)

Aachen (2016, 2017)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2016

Kurzfassung

In den letzten Jahren hat das Interesse an der Verwendung von Biomasse als erneuerbarer Ressource in der chemischen Industrie stark zugenommen, wofür verschiedene Bioraffineriekonzepte entwickelt wurden. Alle diese Konzepte haben gemeinsam, dass Levulinsäure, γ-Valerolacton und 2-Methyltetrahydrofuran als wichtige Plattformchemikalien identifiziert wurden, da diese alle aus Lignocellulose gewonnen werden können. In dieser Arbeit wurde daher die katalytische Umwandlung von Levulinsäure und α-Angelicalacton zu γ-Valerolacton, Levulinsäureestern und 2-Methyltetrahydrofuran untersucht. Besonderer Wert wurde dabei auf die Verwendung milder Reaktionsbedingungen, alternativer Reduktionsmittel (wie sekundäre Alkohole) oder effizienteren Heizmethoden (wie Mikrowellenheizung) gelegt. Zusätzlich konnte ein Einblick in die Reaktionsmechanismen bei der γ-Valerolacton Herstellung gewonnen werden, wobei wichtige Intermediate und Nebenprodukte identifiziert wurden. Ebenso wurden unterschiedliche Ester des γ-Valerolacton hergestellt und die Zusammenhänge zwischen Reaktivität und verschiedenen Alkoholen in der Veresterung wurden untersucht. In weitere Folge wurde auch Levulinsäure direkt für Veresterungen mit einer Reihe unterschiedlicher Reaktionspartner verwendet. Abschließend konnten noch Erkenntnisse in der Herstellung von 2-Methyltetrahydrofuran aus diversen Ausgangsmaterialien gewonnen werden. Hierbei wurde der Fokus auf die Bestimmung des Reaktionsmechanismus und die Optimierung der Reaktion, in Bezug auf Ausbeute und Reduktion von Nebenprodukten, gelegt.