ESF Plus-Nachwuchsforschungsgruppe CARBONCYCLE

CARBONCYCLE (Innovative bio-chemische Verfahren zur industriellen Verwertung von CO2)

Die Europäische Union bietet vielfältige Förderprogramme an, um Forschung und Bildung als wertvolles öffentliches Gut zu unterstützen. Unser Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Kurzbeschreibung

Um den rasant ablaufenden Klimawandel aufzuhalten, müssen effiziente, industriell relevante Strategien zur Nutzung von CO₂ entwickelt werden. Obwohl es grundsätzlich bereits nach gegenwärtigem Stand der Technik möglich ist, CO₂ mit Hilfe von Wasserstoff zu Basischemikalien zu reduzieren, scheitert die industrielle Umsetzung dieser Verfahren an der zu geringen Wertsteigerung der Produkte im Vergleich zu den Kosten der Verfahren. Im vorliegenden Projekt soll dieses Problem durch eine gekoppelte bio-chemische Synthese von höherpreisigen Produkten und die gezielte Beseitigung technischer Hindernisse gelöst werden.

Um die gesamte Prozesskette ausgehend von CO₂ bis hin zum Produkt im Projekt abbilden zu können, wurde eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe gegründet, deren Mitglieder alle notwendigen Kompetenzen für die Bearbeitung und Abstimmung der einzelnen Verfahrensschritte mitbringen. Die Nachwuchsforschenden können sich bei ihrer Arbeit auf das vorhandene know-how der an der Technischen Universität Dresden angesiedelten Professuren für Energieverfahrenstechnik (EVT), Transportprozesse an Grenzflächen (TPG), Chemische Verfahrenstechnik (CVT) und Bioverfahrenstechnik (BVT) stützen und werden von den dort arbeitenden Spezialisten eng betreut.

Die Leistungsfähigkeit des Verfahrensansatzes soll am Beispiel der Synthese von 2,4-Dihydroxybutyrat (DHB) gezeigt werden. DHB ist eine extrem vielseitig einsetzbare Basischemikalie. Ihr Hauptanwendungsgebiet ist die Synthese des Methionin-Analogons HMTB, das bisher ausschließlich aus fossilen Rohstoffen gewonnen wird und ein jährliches Produktionsvolumen von 1,2 Millionen Tonnen aufweist. Weiterhin wird DHB derzeit als neues Monomer für die Herstellung von innovativen Biopolymeren intensiv beforscht. Aufgrund der zusätzlichen OH-Gruppen DHB-haltiger Co-Polymere sind diese hydrophiler und lassen daher eine verbesserte Bioabbaubarkeit sowie (durch kontrollierte Vernetzung der OH-Gruppen) interessante mechanische Eigenschaften erwarten. Die Entwicklung von bio-chemischen Produktionsprozessen für DHB wird also einen erheblichen Beitrag zur Reduktion der Nutzung fossiler Rohstoffe und zur Herstellung hoch-innovativer Biopolymere leisten.