Polyesterfasern werden sehr vielseitig eingesetzt. Aus ihnen entstehen Textilien und Vliesstoffe, aber auch PET-Flaschen und Lacke. Die Polymere hierfür werden bisher erdölbasiert hergestellt. Polyester aus nachwachsenden Rohstoffen zu generieren, stellt Materialforscher hingegen noch immer vor große Herausforderungen. Der Grund: Naturprodukte wie Pflanzenöle bringen Probleme mit, die eine Umwandlung erschweren. In der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ stellt Stefan Mecking von der Universität Konstanz nun ein neues Katalyse-Konzept vor, das diese Hürden meistern kann.

Effektive Gewinnung von Kunststoffmolekülen aus Pflanzenöl

In der Studie präsentieren Mecking und sein Kollege Ye Liu einen Weg, wie Polyester aus pflanzlichen Fetten und Ölen gewonnen werden kann. Das von den Konstanzer Chemikern entwickelte Verfahren wurde anhand von Undecenol erprobt, einer organischen Verbindung, die aus Rizinusöl gewonnen wird und ein wichtiges Molekül für die Kunststoffherstellung ist. „Unsere Idee war es, viele von diesen Molekülen zu einem großen Molekül, einem Kunststoffmolekül, zu verknüpfen. Das Ganze wollten wir effektiv, sozusagen ‚in einem Schuss‘, durchführen“, erklärt Stefan Mecking den Ansatz des Projektes.

Solche großen, langkettigen Verbindungen werden benötigt, um das Material gezielt mit bestimmten Eigenschaften auszustatten. Das Problem: Das Molekül Undecenol besitzt an einem Ende eine Alkoholgruppe und am anderen Ende eine Doppelbindung. Um langkettige Moleküle für Kunststoffe herzustellen, müssen diese Enden zu sogenannten Estergruppen verknüpft werden. Hierfür sind geeignete Katalysatoren enorm wichtig. „Diese sind deshalb von besonderer Bedeutung, weil die Reaktion, die zu den gewünschten, langkettigen Molekülen führt, äußerst effektiv und ohne jede Abweichung verlaufen muss“, erläutert Mecking.

Neuer Katalysator überzeugt 

Mithilfe eines solchen Katalysators ist es den Chemikern gelungen, Polyester ohne Verluste und effektiv aus Rizinusöl herzustellen. Dafür nutzten sie als katalytische Reaktion zur Erzeugung der Estergruppen die Carbonylierung – also das Einfügen von Kohlenstoffgruppen. Im Zusammenhang mit der Entwicklung der Katalysatoren definierten die Forscher auch Schritte, um den Schmelzpunkt der Produkte einzustellen. „Vom Verständnis, das wir hier erlangt haben, wüssten wir jetzt auch, auf welche Weise wir für andere, langkettige Substrate mit dem Schmelzpunkt umgehen können“, so Mecking. Das von ihnen entwickelte Konzept zur Gewinnung von Polyester ist demnach auch für andere nachwachsende Rohstoffe geeignet, um biobasierte Kunststoffe herzustellen.

bb