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Aktuelle Seite: Start / News / Mechanokatalyse: von der Forschung in die Anwendung

Mechanokatalyse: von der Forschung in die Anwendung

1. Juni 2023 von Birgit Fischer

Ein Team der Ruhr-Universität Bochum möchte die nachhaltige, direkte Mechanokatalyse für die chemische Industrie marktfähig machen. Bei dem Synthesekonzept laufen mechanisch getriebene Reaktionen lösungsmittelfrei ab, es werden keine umweltschädlichen oder giftigen Abfälle erzeugt.

Lars Bochardt erhält zusätzlich zu seinem Starting Grant einen Proof of Concept Grant des Europäischen Forschungsrats. | Foto: RUB, Marquard
Lars Bochardt erhält zusätzlich zu seinem Starting Grant einen Proof of Concept Grant des Europäischen Forschungsrats. | Foto: RUB, Marquard

Prof. Dr. Lars Borchardt realisiert mit seinem Team mechanisch getriebene Reaktionen in katalytisch beschichteten Kugelmühlen. Um diese sogenannte direkte Mechanokatalyse marktfähig zu machen, muss sie in großem Maßstab und kontinuierlich funktionieren. Für seine Arbeiten daran erhält der Chemiker der Ruhr-Universität Bochum einen Proof of Concept Grant des Europäischen Forschungsrats ERC. Die Organisation fördert das Projekt namens „MechanoExtrusion“ für 18 Monate mit 150.000 Euro.

Kein Tropfen Lösungsmittel

Die Chemie produziert unglaubliche Mengen an Abfall. Den Großteil davon machen Lösungsmittel aus, viele davon umweltschädlich oder gar giftig. Die Arbeitsgruppe von Lars Borchardt entwickelt Synthesekonzepte, die nicht nur den Lösungsmitteleinsatz verringern, sondern gänzlich darauf verzichten.

„Das Konzept heißt Mechanochemie und basiert darauf, dass man Reaktionen in Kugelmühlen durchführt – lösungsmittelfrei, einzig dadurch, dass Kugeln aufeinanderprallen, dabei mechanische Energie an die festen Reaktanden übergeben und diese so in Reaktion bringen“, erklärt der Forscher. „Kein Tropfen Lösungsmittel ist dazu notwendig, das ganze also grün und nachhaltig.“

In den vergangenen Jahren ist das Team noch einen Schritt weiter gegangen und hat Kugeln und Mahlbehälter mit katalytisch aktiven Komponenten beschichtet. Dadurch muss man keine Katalysatorpulver oder molekularen Katalysatorverbindungen mehr hinzugeben. „Diese Komponenten sind nur schwer wieder abzutrennen und wiederzuverwenden“, erläutert Borchardt. Stattdessen dienen die Mahlwerkzeuge selbst als katalytisch aktive Komponenten.

Start-up soll Forschung in die Anwendung bringen

Dieses besonders nachhaltige Verfahren nennen die Forschenden direkte Mechanokatalyse. Aktuell funktioniert es im Labormaßstab. Um industriell einsetzbar zu sein, muss es in größerem Maßstab und kontinuierlich ablaufen. „Ziel ist es also, dass man kontinuierlich Reaktanden in einen Reaktor füllt, und darin ebenso kontinuierlich das gewünscht Produkt entsteht“, so Lars Borchardt.

In sogenannten Extrudern sollen die Reaktionen ganz ohne schädliche Lösungsmittel ablaufen. | Foto: RUB, Marquard
In sogenannten Extrudern sollen die Reaktionen ganz ohne schädliche Lösungsmittel ablaufen. | Foto: RUB, Marquard

In seinem Proof-of-Concept-Projekt steht dabei die sogenannte Suzuki-Kupplung im Fokus, eine der wichtigsten Reaktionen der pharmazeutischen Chemie. Sie soll in sogenannten Extrudern ablaufen: einer Art Fleischwolf, der kontinuierlich befüllt werden kann und das gewünschte Produkt auswirft. Ziel ist es, die direkte Mechanokatalyse von der Forschung in die Anwendung zu überführen. Damit sollen die Rahmenbedingungen für ein Start-up geschaffen werden.

Kategorie: Forschung, News Stichworte: ERC, Loesungsmittel, Mechanokatalyse, RUB, Synthese

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