Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wacker Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die stoffliche Nutzung von CO2 durch eine neue Synthese von Acrylsäure bzw. Natriumacrylat. Bei einem Massenanteil von 61 Prozent im Zielmolekül könnten bei einem Marktvolumen von ca. 4 Millionen Tonnen bei einer erfolgreichen Einführung dieser Technologie bedeutende Mengen an CO2 stofflich genutzt werden. Da Ethylen auch auf Basis von Bioethanol hergestellt werden kann, ist so die vollständige Umstellung der Acrylsäuresynthese auf regenerative Rohstoffe möglich. Das vorliegende Arbeitspaket untersucht, ob bei Verwendung neuer alternativer Liganden, z. B. einfacher s-Donatoren (Amine, hochsubstituierte Phosphane etc.), der Katalysezyklus vervollständigt werden kann. Dabei sollen neben stöchiometrischen Mengen an alkylierenden Agentien auch Säuren zur Ringöffnung eingesetzt werden. Wesentliches Kriterium dieses Arbeitspakets ist die Verfolgung der Reaktion mittels in-situ-Methoden online ATR-IR-Spektroskopie, kombiniert mit NMR-Spektroskopie und ESI Massenspektrometrie zur Produktquantifizierung. Daher sollen monoanionische Liganden (N--O, P--O etc.) insbesondere in Verbindung mit Fe(Ru)(II) und Rh, Ir(I) untersucht werden. Durch die zusätzlichen ionischen Wechselwirkungen erhöht sich die Metall/Ligand-Stabilität und die oxidative Addition. Die reduktive Eliminierung in den Redoxpaaren Rh(Ir)(I) / Rh(Ir)(III) wird erleichtert. Zudem werden dinucleare Komplexe auf ihre Eignung zur Kupplung von CO2 mit Olefinen untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Technische Chemie durchgeführt. CO2 ist einerseits ein Treibhausgas, andererseits ein kostengünstiger Rohstoff. Ziel des Verbundprojektes ist die Auffindung von Prozessbedingungen und Katalysatoren für die neue Synthese von Na-Acrylat aus CO2 und Ethen. Für diese bisher nicht bekannte Reaktion müssen wirksame Homogen oder Heterogen Katalysatoren gefunden werden. Das Institut für Technische Chemie der Universität Stuttgart führt die reaktions- und verfahrenstechnischen Optimierungen des Gesamtprozesses zur Herstellung von Natrium-Acrylat aus Kohlenstoffdioxid und Ethen durch. Ziel ist die Ausarbeitung des Gesamtprozesses durch Optimierung aller Prozessstufen und der Nachweis der technischen Machbarkeit in einer kontinuierlichen Versuchsanlage. Die reaktions- und verfahrenstechnische Optimierung des Gesamtverfahrens zur Herstellung von Natrium-Acrylat aus Kohlenstoffdioxid und Ethen umfasst folgende Arbeitspakete. 1) Kinetische Untersuchungen zur Spaltung des Hoberg-Komplexes mit verschiedenen Basen und Optimierung der Reaktionsbedingungen. 2) Kinetische Untersuchungen zur Bildung des Hoberg-Komplexes am molekularen Nickel-Katalysator unter Berücksichtigung von Löslichkeit und Stofftransport für Kohlenstoffdioxid 3) Reaktionstechnische Optimierung des Basenaustausches zur Rückgewinnung des Katalysators. 4) Ausarbeitung der Stofftrennung zur Rückgewinnung des Katalysators. 5) Übertragung der Ergebnisse auf neue Katalysatoren. 5) Aufbau und Betrieb einer kontinuierlichen Versuchsanlage zur Optimierung des Gesamtprozesses.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von hte GmbH the high throughput experimentation company durchgeführt. Ziel ist die Auffindung von Prozessbedingungen und Katalysatoren für die neue Synthese von Natrium-Acrylat aus Kohlendioxid (CO2) und Ethen. Für diese Reaktion müssen wirksame Homogen- oder Heterogenkatalysatoren aufgefunden werden. Zudem muss evaluiert werden, wie durch Steuerung von Phasenverhalten der eingesetzten Reaktanden untereinander und in Wechselwirkung mit CO2 eine industriell realisierbare Reaktionsführung, Katalysatorrückführung und Aufarbeitung ermöglicht werden kann. Das Konzept sieht vor, das Problem der ungünstigen Gleichgewichtslage bei der Reaktion von CO2 und Ethen mittels einer Säure oder Base in Gegenwart eines Katalysators zu lösen, wobei als Produkt das Acrylat der eingesetzten Base entsteht und der Katalysator in aktiver Form abgetrennt und rückgeführt wird. Die Arbeiten werden auf die Synthese von potentiellen heterogenen Aktivmassen und die Testung von homogenen und heterogenen Katalysatoren im hohen Durchsatz fokussiert. Es sind geeignete technische Plattformen vorhanden, mit denen die Katalysatorkandidaten für die Zielreaktionen getestet werden können. Das Arbeitspaket startet mit der Adaption einer Mehrfach-Reaktoranlage für den Test in flüssiger Phase in Mikro-Blasensäulen. Die weitere Optimierung der als prospektiv erscheinenden Katalysatoren soll in einer Mehrfach-Autoklavenbank (6-8 parallel betriebene Druckbehälter) erfolgen. Durch die parallele Testung der Aktivmassen können Informationen auf breiter Basis über die neuartigen Materialien gewonnen werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Kohlendioxid ist einerseits ein Treibhausgas, andererseits ein kostengünstiger Rohstoff. Ziel des Verbundprojektes ist die Auffindung von Prozessbedingungen und Katalysatoren für die neue Synthese von Natrium-Acrylat (Na-Acrylat) aus Kohlendioxid und Ethen. Für diese bisher nicht bekannte Reaktion müssen wirksame Homogen- oder Heterogenkatalysatoren aufgefunden werden. Zudem wird die Steuerung des Phasenverhaltens der eingesetzten Reaktanden untereinander und in Wechselwirkung mit CO2 untersucht und eine industriell realisierbare Reaktionsführung abgeleitet. Das Projekt adressiert wesentliche Ziele der High-Tech-Strategie der Bundesregierung zum Klima- und Ressourcenschutz. Der Projektteil der TU München zielt auf eine katalytische Reaktionsführung der Acrylsäure- bzw. Acrylatsynthese. Die Arbeiten der BASF werden am CaRLa, dem gemeinsamen Labor mit der Universität Heidelberg, durchgeführt. In diesem Teilprojekt werden Hoberg-Komplexe und alternative Komplexe im Sinne eines assoziativen Ligandenaustauschs mit einer Vielzahl an Basen und Nucleophilen umgesetzt und Modellkomplexe näher auf ihre Eignung unter industriellen Gesichtspunkten untersucht. hte synthetisiert potentielle heterogene Aktivmassen und testet homogene und heterogene Katalysatoren im hohen Durchsatz. Die Universität Stuttgart wird sich der reaktions- und verfahrenstechnischen Optimierung der einzelnen Prozessstufen und des Gesamtprozesses widmen.