BioCapa - ε-Caprolacton aus nachwachsenden Rohstoffen
Ref.-Nr. 7070
Keywords: Nachhaltige Caprolacton-Synthese, biobasierte Herstellung, katalysatorfreies Verfahren, Koppelprodukt Carbonsäure, Polyester-Vorprodukt
Die Industriechemikalie ε-Caprolacton, allgemein auch als Caprolacton bekannt, ist ein wichtiger Grundstoff zur Herstellung von Polyestern, die sowohl aufgrund ihrer Performance-Eigenschaften als auch ihrer guten Bioabbaubarkeit von Interesse sind. Industriell hergestellt wird Caprolacton bislang allerdings überwiegend auf petrochemischer Basis unter Einsatz von Katalysatoren und energieintensiven Verfahrensschritten. Vor dem Hintergrund steigender Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung besteht Bedarf an alternativen Herstellungsverfahren, die zudem auf nachwachsenden Rohstoffen basieren und prozesstechnisch vereinfacht sind.
Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Verfahren zur Herstellung von Caprolacton aus nachwachsenden Rohstoffen bereit. Hierbei wird Cyclohexanon mit Sauerstoff zu Caprolacton umgesetzt, wobei gleichzeitig ein aliphatisches Aldehyd zu der entsprechenden Carbonsäure oxidiert wird. Beide resultierenden Produkte, Caprolacton als auch Carbonsäure, stellen Wertstoffe dar und werden ohne Einsatz eines Katalysators in guten Ausbeuten erhalten. Das Verfahren ermöglicht somit eine effiziente und nachhaltigere Herstellung von Caprolacton unter gleichzeitiger Erzeugung eines weiteren wertvollen Koppelproduktes (Carbonsäure).
Vorteile
- Green Chemistry
- Nachwachsende Rohstoffe
- Einfache Synthese
- Nachhaltige Synthese
- Ohne Katalysator
- Sauerstoff als Oxidationsmittel
Kommerzielle Anwendung
Die Entwicklung neuer grüner chemischer Prozesse ist von großer Bedeutung für die chemische Industrie, insbesondere bei der Synthese von Grundbausteinen für die Kunststoffindustrie. Diese zählt zu den weltweit größten Industriezweigen und ist von zentraler Relevanz für zahlreiche Sektoren wie Verpackung, Bauwesen, Transport und Elektronik.
Die Etablierung eines nachhaltigen Syntheseverfahrens für den Monomer-Baustein Caprolacton wird bei dieser Erfindung mit alternativen Rohstoffquellen, die nicht auf fossilen Ressourcen wie Erdöl basieren, kombiniert. Insbesondere biobasierte Rohstoffe wie Pflanzenöl oder lignocellulosehaltige Biomasse bieten im Vergleich zu Erdöl ein reduziertes Umweltbelastungspotenzial. Gleichzeitig ermöglichen innovative, umweltfreundliche Synthesemethoden eine Verringerung des Energieeinsatzes sowie eine Reduktion von Neben- und Abfallprodukten. Vor diesem Hintergrund bietet das erfindungsgemäße Verfahren zur katalysatorfreien Herstellung von Caprolacton aus nachwachsenden Rohstoffen ein erhebliches wirtschaftliches und ökologisches Potenzial für die industrielle Anwendung, beispielsweise im Bereich der Herstellung von Polyestern.
Aktueller Stand
Der konventionelle Syntheseweg zu Caprolacton nutzt Wasserstoffperoxid und Percarbonsäuren als Oxidationsmittel und ist mit erhöhtem Kosten- und Umweltaufwand sowie mit Limitierungen bezüglich der Selektivität verbunden. Die vorliegende Erfindung ersetzt diesen Ansatz durch ein katalysatorfreies Verfahren mit Luftsauerstoff, bei dem zusätzlich durch Oxidation eines Aldehydes als Co-Substrat eine wertvolle Carbonsäure entsteht und durch Integration in bestehende Aldehyd-Oxidationsprozesse weiteres Wertschöpfungspotenzial (z. B. Caprolacton) erschlossen wird. Eine Patentanmeldung beim DPMA ist erfolgt; die Technologie wird im Auftrag der Universität Bielefeld zur Weiterentwicklung und Lizenzierung angeboten.
Technologie-Reifegrad
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Versuchsaufbau im Labor
Relevante Veröffentlichungen
P. R. Wohlfahrt, H. Gröger, “Efficient Combination of Two Industrial Processes for Sustainable Production of ε‑Caprolactone”, Ind. Eng. Chem. Res. 2026, 65, 2454-2465.
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Eine Erfindung der Universität Bielefeld.
