Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBBiodiesel enthält zumeist noch wachsartige Pflanzeninhaltsstoffe, welche die Qualität des Kraftstoffes beeinträchtigen: Bei längerer Lagerung können sie ausflocken und stehen in Verdacht, Kraftstofffilter zu verblocken. Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben spezifische Nanopartikel entwickelt, die diese unerwünschten Begleitstoffe binden.
Spezifische Adsorber für sauberen Biodiesel
Selektive Entfernung von Sterylglycosiden aus Biodiesel
Diese Partikel adsorbieren spezifisch acetyliertes Stigmasterol-Sterylglycosid.
Pflanzenöle aus nachwachsenden Rohstoffen wie Raps und Soja werden zunehmend zu Biodiesel verarbeitet. Bereits in der Ölmühle gelangen auch fettlösliche Bestandteile der pflanzlichen Zellmembran, acetylierte Sterylglycoside, in das Öl. So wertvoll diese Pflanzenstoffe für die menschliche Ernährung sind, so unerwünscht sind sie im Biodiesel. Bei dessen Herstellung, während der Umesterung des Tryglyzerids des Öls zu Methylestern, verlieren die Begleitstoffe ihre Acetylseitenkette. Die entstehenden Sterylglycoside sind, anders als die acetylierte Form, in Biodiesel nur schwer löslich und kristallisieren bei der Lagerung aus. Da die Kristalle sehr klein sind, können schon geringe Mengen die Filter im Fahrzeug verstopfen. Biodieselhersteller suchen daher nach einer Lösung, die unerwünschten Pflanzenstoffe selektiv aus dem Öl zu entfernen.
Vernetzte Polymerkügelchen
In einem von der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen (UFOP) geförderten Projekt konnten Forscher vom Fraunhofer IGB nanoskopisch dimensionierte Polymerpartikel mit selektiven Bindestellen für einen dieser Begleitstoffe herstellen. In dem von Fraunhofer patentierten NANOCYTES©-Verfahren wurden hierzu geeignet erscheinende Monomere mit sogenannten Vernetzern vermischt. Diese sorgen dafür, dass sich die monomeren chemischen Grundbausteine zu einem winzig kleinen, nur 200 bis 300 Nanometer messenden Polymerkügelchen vernetzen. Während des Polymerisationsprozesses wird die zu entfernende Substanz, das Stigmasterol als charakteristischer Teil des acetylierten Sterylglycosids hinzugegeben, so dass dieses auf der Oberfläche der entstehenden Kunststoffkügelchen mit eingebaut wird. Diese Prägemoleküle werden in einem nachfolgenden Schritt wieder aus dem Partikel herausgelöst. Zurück bleibt ein chemischer Negativabdruck auf den Partikeln – als hochselektive Bindestelle für Stigmasterol.
Im Rahmen des Projekt zeigten erste Versuche, dass unter den aus verschiedenen Monomeren und Vernetzern hergestellten Adsoberpartikeln tatsächlich solche sind, die selektiv Stigmasterol binden. So konnte gezeigt werden, dass Stigmasterol wiederholt von geprägten Partikeln besser gebunden wurde als durch ungeprägte Partikel, welche ansonsten auf die gleiche Weise hergestellt wurden.