Bei BioFraMe handelt es sich um innovative, breit anwendbare Trägermaterialien zur Herstellung von biobasierten heterogenen Metallkatalysatoren.
Die Zusammensetzung und Eigenschaften der Trägermaterialien und die Beladung mit den gewünschten Metallen lassen sich einfach anhand der Auswahl der Startmaterialien für die geplanten Anwendungen maßschneidern.
Katalyse wird in ihrer Vielfältigkeit übergreifend als Zukunftstechnologie betrachtet und spielt als technisches Prinzip für Konversionsverfahren eine wesentliche Rolle für die Bioökonomie. Heutzutage basieren über 90 Prozent der chemischen Prozesse auf katalytischen Verfahren. Um chemische Prozesse nachhaltiger zu gestalten, nehmen biobasierte Katalysatoren zunehmend eine bedeutende Rolle ein. BioFraMe soll das Repertoire an verfügbaren Katalysatoren entscheidend erweitern und so einen Beitrag zur nachhaltigen Chemie liefern.
BioFraMes sind maßgeschneidert aus biobasierten Trägermaterialien herstellbar. Neben der Realisierung von Nachhaltigkeitsaspekten ist dadurch auch ein neues breites Spektrum an heterogenen Metallkatalysatoren zugänglich. Die Idee, biobasierte Trägermaterialien für die Herstellung von heterogenen Metallkatalysatoren zu nutzen, beruht auf der sehr guten Löslichkeit von Metallverbindungen und Metalloxiden in tiefeutektischen Mischungen (DES, Deep Eutectic Solvents) aus biogenen organischen Verbindungen. Nach Pyrolyse der Metall-DES-Mischung unter definierten Bedingungen entsteht so mittels einfacher Technologie ein aktiver heterogener Metallkatalysator. BioFraMe hat zum Ziel, heterogene Metallkatalysatoren mit verschiedenen Bio‑Trägermaterialien in Form von Testkits zu entwickeln. Dabei sollen für die vom Kunden gewünschten Anwendungen individuelle Testkits hergestellt werden. Die Miniaturisierung stellt eine Einmaligkeit dar und ist gerade für Kunden, die noch Hemmnisse in biobasierten Lösungen sehen, eine ideale Chance »grüne« Katalysatorsysteme ohne große Investition zu testen. Im Anschluss können gezielt die optimalen Katalysatoren aus den Testkits ausgesucht werden und in größeren Mengen produziert werden.
Die in BioFraMe eingesetzte Technologie eröffnet die Möglichkeit der Nutzung des ganzen Spektrums an Metallen für den Einsatz in der heterogenen Katalyse − geträgert auf den neuartigen Bio‑Trägermaterialien. Dadurch wird ein definiertes Set an verschiedensten heterogenen Katalysatoren und somit ein ganz neuer Katalysatorraum zugänglich, womit nicht nur Edelmetalle als heterogene Metallkatalysatoren für die Synthese zur Verfügung stehen.
BioFraMe II – Maßgeschneiderte biobasierte Frameworks für heterogene Metallkatalysatoren
März 2021 – August 2023
Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »BioFraMe«, Förderkennzeichen 031B1091A.
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB