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Neues Verfahren zur Herstellung von Biodiesel aus Mikroalgenölen

Professor Johannes A. Lercher und sein Team von der Technischen Universität München (TUM) haben ein neues katalytisches Verfahren entwickelt. Mit dessen Hilfe sollen sich Bioöle aus Mikroalgen effektiv in Dieselkraftstoffe umwandeln lassen.

Mikroalgen sind einzelne Zellen oder kurze Zellketten frei im Wasser schwebender Algen. Sie kommen in nahezu allen Wasseransammlungen vor und lassen sich gut kultivieren. "Gegenüber ölhaltigen Agrarprodukten haben sie eine ganze Reihe von Vorteilen", erläutert Professor Lercher vom Lehrstuhl für Technische Chemie II der TUM. "Sie wachsen deutlich schneller als landbasierte Biomasse, sie haben einen hohen Anteil an Triglyceriden, und die Treibstoffgewinnung steht nicht, wie im terrestrischen Anbau von Ölsaatpflanzen, in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion."

Für das neue Verfahren, das die Wissenschaftler aus München nun vorschlagen, wurde ein neuartiger Katalysator entwickelt: Nickel auf und in einem porösen Träger aus Zeolith-H-Beta. Damit gelinge ihnen eine nahezu quantitative Umsetzung des rohen, nicht vorbehandelten Algenöls bei milden Bedingungen (260 Grad Celsius, 40 bar Wasserstoffdruck). Lercher erklärt, dass als Produkt gesättigte Kohlenwasserstoffe im Dieselbereich entstehen, die sich als hochwertige Kraftstoffe für Fahrzeuge eignen.

Das Öl der verwendeten Mikroalgen habe hauptsächlich aus neutralen Lipiden, wie Mono-, Di- und Triglyceriden mit ungesättigten C-18-Fettsäuren als Hauptbestanteil (88 Prozent), bestanden. Nach achtstündiger Reaktion erhielten die Forscher 78 Prozent flüssiger Alkane mit Oktadekan (C18) als Hauptbestandteil. Als gasförmige Nebenprodukte seien vor allem Propan und Methan angefallen.

Eine Analyse des Reaktionswegs habe eine Kaskadenreaktion ergeben. Zunächst würden die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäureketten der Triglyceride mit Wasserstoff gesättigt, danach die nunmehr gesättigten Fettsäuren unter Wasserstoffaufnahme vom Glycerin-Baustein abgespalten, der dabei zu Propan regiere. Im letzten Schritt würden die Säuregruppen der Fettsäuren schrittweise zum entsprechenden Alkan reduziert.

Dieses Verfahren stellen die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie (Peng, B., Yao, Y., Zhao, C. and Lercher, J. A. (2011), Towards Quantitative Conversion of Microalgae Oil to Diesel-Range Alkanes with Bifunctional Catalysts. Angewandte Chemie. doi: 10.1002/ange.201106243 ) vor.

(Bild: (c) Wiley-VCH)
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