Die Chemieindustrie will sich zunehmend von fossilen Rohstoffen wie Erdöl verabschieden, für eine klimaneutrale Kreislaufwirtschaft und wegen geopolitischer Risiken. Doch wie lassen sich die komplexen Moleküle für Medikamente und andere chemische Produkte künftig herstellen? Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Kohlenforschung zeigt jetzt einen vielversprechenden Weg.

Biomasse als Rohstoff für die Chemie 

Im Zentrum der Studie stehen sogenannte Furane – Moleküle, die aus pflanzlicher Biomasse gewonnen werden und als wichtige Zwischenstufen für chemische Produkte gelten. Bisher wurden Furane vor allem durch Oxidations- oder Reduktionsprozesse genutzt. Eine einfache Öffnung des Furan-Rings war bislang nicht möglich. Das Team um Nobelpreisträger Prof. Benjamin List hat nun einen neuen Weg gefunden: Durch Licht angetrieben können die Forscher den Ring gezielt aufbrechen. Diese sogenannte Photohydrolyse ermöglicht es, Furane direkt in Vorstufen für Medikamente und andere Chemikalien umzuwandeln, ohne energieaufwändige Umwege. „Das Licht ist wichtig, weil es sich bei der Reaktion um eine ‚bergauf-gerichtete‘ Reaktion handelt“, erklärt Doktorand Nils Frank. Besonders spannend für die Chemie-Arbeitsgruppe: Die Reaktion verläuft über einen bislang unbekannten Heterozyklus, ein molekulares Zwischenprodukt, das bislang in der Forschung nicht beschrieben war.

Von der Laborentwicklung zur skalierbaren Methode

Die Entdeckung eröffnet neue Wege für eine nachhaltige Chemie: Prostaglandine, Antibiotika oder andere pharmazeutische Wirkstoffe könnten künftig direkt aus Biomasse hergestellt werden. Dr. Moreshwar Chaudhari aus der Gruppe entwickelte dafür einen beleuchteten Flussreaktor, mit dem die Reaktion skalierbar und industriell nutzbar ist. Die im Journal Science veröffentlichte Studie ist ein Beispiel dafür, wie moderne Chemie Ziele der Bioökonomie umsetzt: mit Rohstoffen aus nachwachsenden Quellen und energieeffizienten Prozessen.

hb