Chemie

Pentylenglycol ist ein feuchtigkeitsspendender Wirkstoff, der in fast allen Cremes enthalten ist. Der zweiwertige Alkohol ist geruch- und farblos. Im Vergleich zum gewöhnlichen Alkohol Ethanol sorgt das sogenannte Diol dafür, dass die Haut Feuchtigkeit und Wirkstoffe optimal bindet. Zugleich wirkt es antimikrobiell und hält damit Bakterien fern. Pentylenglycol ist damit ein natürlicher Konservierungsstoff. Bisher wird Pentylenglycol jedoch fast ausschließlich aus Erdgas und Erdöl gewonnen.

Auf die Prophezeiung folgt das Wunder: 2019 erzielte das Forschungsprojekt PROPHECY Einsichten, was auf molekularer Ebene während der künstlichen Photosynthese geschieht, also wenn Sonnenlicht und Kohlendioxid als Ausgangsstoffe für eine chemische Reaktion genutzt werden. Methan und Wasserstoff lassen sich beispielsweise auf diesem Weg herstellen. Bis 2023 soll nun das Nachfolgeprojekt PRODIGY die Palette möglicher Produkte erweitern, indem es das Verständnis der molekularen Abläufe derartiger Reaktionen weiter vertieft.

Ein wertvoller Rohstoff, der bislang vor allem verbrannt wird: das Biopolymer Lignin. Es ist einer der Hauptbestandteile von Pflanzen und eine vielversprechende Alternative zu Erdöl, um daraus Kunststoffe zu gewinnen. „Lignin ist die größte Quelle natürlich vorkommender aromatischer Verbindungen, wird bislang aber vor allem als Nebenprodukt oder Brennstoff in der Papierindustrie angesehen”, bedauert Mats Johansson von der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) Stockholm.

Ob bei der Entwicklung von Medikamenten, Materialien oder Verfahren: Pflanzen- und Tierwelt haben Wissenschaftler immer wieder zu Innovationen inspiriert. So nahmen sich Forscher beispielsweise den Schwimmfarn zum Vorbild, um mittels einer neuen Beschichtung den Reibungswiderstand bei Schiffen zu senken.

Bioethanol ist ein Alkohol, der entweder aus Getreide oder Zuckerrüben sowie aus Agrarresten gewonnen wird. In einer Bioethanol-Fabrik gibt es große Tanks, in denen Hefen die zuckerhaltige Biomasse zu Ethanol vergären. Bioethanol wird Benzin beigemischt und ist als Super-E10 an den Tankstellen erhältlich. 

Pflanzliche Reststoffe sind ideale Rohstoffe für biobasierte Alternativen zu Produkten der Petroindustrie: Sie stehen nicht in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln und versprechen zusätzlich generierten Mehrwert zu den ohnehin produzierten pflanzlichen Produkten. In der Praxis gibt es jedoch häufig eine Schwierigkeit: Die biotechnologisch genutzten Mikroorganismen kommen meist mit nur einer der beiden Sorten von Zuckern zurecht, die sich in pflanzlichen Reststoffen befinden.

Der Outdoor-Ausstatter Vaude und der Hersteller von thermoplastischen Elastomeren und flexiblen Polymerverbindungen Hexpol TPE haben einen weiteren kleinen Schritt hin zu einer biobasierten Kreislaufwirtschaft vollzogen: Sie präsentieren ein Trinkventil aus Biokunststoff für eine Fahrradtrinkflasche.

Die Natur bietet eine große Palette an Wirkstoffen, die für Medizin, Pharma- und Lebensmittelindustrie eine immer wichtigere Rolle spielen. So rücken nach und nach auch Naturstoffe ins Rampenlicht, die wenig populär sind. Die Ferulasäure ist solch ein Kandidat. Sie ist in vielen Pflanzen wie Reis, Dill oder Rosenwurz enthalten und besitzt gesundheitsfördernde Inhaltsstoffe ebenso wie Geschmacksstoffe, die für die Herstellung von Aromen wie Vanillin und den typischen Weizenbiergeschmack relevant sind.

Jedes Jahr erzeugt die chemische Industrie rund 100 Millionen Tonnen Methanol. Die Herstellung dieser wichtigen Basischemikalie basiert jedoch auf fossilen Rohstoffen und verursacht hohe CO₂-Emissionen. Dabei wäre das genaue Gegenteil denkbar: Methanol lässt sich auch aus grünem Wasserstoff und Kohlendioxid erzeugen. Doch Prozessanforderungen, um grünes Methanol im industriellen Maßstab zu produzieren, sind bislang wenig erforscht. Das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Projekt „Power-to-Methanol – Grünes Methanol“ will das ändern.

In der Corona-Pandemie sind Schutzmasken zum Alltagsgegenstand geworden. Mittlerweile ist der anfängliche Engpass behoben, Mundschutze sind fast überall erhältlich – denn fest steht: Schutzmasken werden das Bild in der Öffentlichkeit noch lange prägen. Doch die Maskenpflicht sorgt für neue Probleme: Achtlos entsorgte Einwegmasken sorgen für mehr Müll und gefährden die Umwelt, weil sich das Material nicht ohne weiteres zersetzt. Eine nachhaltige Alternative könnten Einmalmasken aus bakterieller Produktion sein.