Untersuchung von Deaktivierungs- und Korrosionsprozessen von heterogenen Katalysatoren in der Umwandlung von Biomasse und Wechselwirkung mit polaren Biomasse-Derivaten in der Flüssigphase

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Philipp Hofmann
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 191791150

Die Umsetzung von Biomasse bzw. Biomassederivaten in Basischemikalien und Treibstoffe ist speziell im Bezug auf die stetig abnehmenden Rohöl-, Erdgas- und Kohlevorkommen von besonderem Interesse für die Gewährleistung der zukünftigen Energie- und Rohstoffversorgung unserer Gesellschaft.Im Gegensatz zur katalytischen Umsetzung von petrochemischen Edukten finden Reaktionen von Biomassederivaten aufgrund ihrer Polarität häufig in der Flüssigphase statt. Dies erfordert vollkommen neue Katalysatorkonzepte. Um die auftretenden Desaktivierungs- und Korrosionsprozesse in der Flüssigphase auf molekularer Ebene besser verstehen zu können, soll in diesem Projekt die Wechselwirkung von polaren Molekülen mit den eingesetzten heterogenen Katalysatoren untersucht werden. Neben dem Auswaschen der aktiven Komponente bzw. des Trägermaterials sind Prozesse wie Sintern, Vergiftung durch stark adsorbierende Reaktionsintermediate und -produkte sowie die Bildung von oligomeren Spezies von Bedeutung. Diese Prozesse werden an speziell entwickelten, auf ebenen Substraten aufgebauten Modellkatalysatoren untersucht, die eine weitergehende Charakterisierung durch Mikroskopie sowie optische und elektronische Spektroskopie-Methoden unter in-situ Reaktionsbedingungen ermöglichen. Als Modellreaktionssysteme werden die Umwandlungen von Glycerin, Glucose, Bernstein- und Maleinsäure sowie Cellulose untersucht, da diese für Biomasse typische funktionelle Gruppen (ROH, HRC=O, R2C=O and RCOOH) enthalten. Das in den Modelluntersuchungen gewonnene molekulare Verständnis der Desaktivierungsprozesse wird dann im Folgenden auf industriell relevante Bedingungen, d.h. geträgerte Katalysatoren in Hochdruck-/Hochtemperatur-Reaktoren übertragen und dort mittels operando Spektroskopieverfahren untersucht. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse sollen Konzepte für eine weitere Stabilisierung von Katalysatoren für die Umsetzung von Biomasse entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Professor Dr. Bert Weckhuysen