Spezifische Adsorber für sauberen Biodiesel

Presseinformation / 31. Mai 2011

Biodiesel enthält zumeist noch wachsartige Pflanzeninhaltsstoffe, welche die Qualität des Kraftstoffes beeinträchtigen: Bei längerer Lagerung können sie ausflocken und stehen in Verdacht, Kraftstofffilter zu verblocken. Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben spezifische Nanopartikel entwickelt, die diese unerwünschten Begleitstoffe binden.

Adsorberpartikel
© Fraunhofer IGB
Diese Partikel adsorbieren spezifisch acetyliertes Stigmasterol-Sterylglycosid.

Pflanzenöle aus nachwachsenden Rohstoffen wie Raps und Soja werden zunehmend zu Biodiesel verarbeitet. Bereits in der Ölmühle gelangen auch fettlösliche Bestandteile der pflanzlichen Zellmembran, acetylierte Sterylglycoside, in das Öl. So wertvoll diese Pflanzenstoffe für die menschliche Ernährung sind, so unerwünscht sind sie im Biodiesel. Bei dessen Herstellung, während der Umesterung des Tryglyzerids des Öls zu Methylestern, verlieren die Begleitstoffe ihre Acetylseitenkette. Die entstehenden Sterylglycoside sind, anders als die acetylierte Form, in Biodiesel nur schwer löslich und kristallisieren bei der Lagerung aus. Da die Kristalle sehr klein sind, können schon geringe Mengen die Filter im Fahrzeug verstopfen. Biodieselhersteller suchen daher nach einer Lösung, die unerwünschten Pflanzenstoffe selektiv aus dem Öl zu entfernen.

In einem von der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen (UFOP) geförderten Projekt konnten Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart nun nanoskopisch dimensionierte Polymerpartikel mit selektiven Bindestellen für einen dieser Begleitstoffe herstellen. In dem von Fraunhofer patentierten NANOCYTES©-Verfahren vermischten sie hierzu geeignet erscheinende Monomere mit sogenannten Vernetzern. Diese sorgen dafür, dass sich die monomeren chemischen Grundbausteine zu einem winzig kleinen, nur 200 bis 300 Nanometer messenden Polymerkügelchen vernetzen. »Während des Polymerisationsprozesses geben wir die zu entfernende Substanz, das Stigmasterol als charakteristischer Teil des acetylierten Sterylglycosids, hinzu, so dass dieses auf der Oberfläche der entstehenden Kunststoffkügelchen mit eingebaut wird« erläutert Dr. Carmen Gruber-Traub, Projektleiterin am Fraunhofer IGB. »Diese Prägemoleküle lösen wir in einem nachfolgenden Schritt wieder aus dem Partikel heraus: Zurück bleibt ein chemischer Negativabdruck auf den Partikeln – als hochselektive Bindestelle für Stigmasterol«.

Erste Versuche im Rahmen des Projekts zeigten, dass unter den aus verschiedenen Monomeren und Vernetzern hergestellten Adsoberpartikeln tatsächlich solche sind, die selektiv Stigmasterol binden. So konnten die Forscher zeigen, dass Stigmasterol wiederholt von geprägten Partikeln besser gebunden wurde als durch ungeprägte Partikel, welche ansonsten auf die gleiche Weise hergestellt wurden.

Nun müssen die spezifischen Adsorberpartikel noch unter Beweis stellen, dass sie Stigmasterol-Sterylglycosid auch aus realem Biodiesel – oder acetyliertes Stigmasterol-Sterylglycosid aus Pflanzenöl – binden können. Dies kann mit Interessenten und Partnern aus der Biodieselindustrie in einem weiteren Forschungsprojekt untersucht werden. »Da die Polymerpartikel äußerst stabil und robust sind, könnten sie dann hervorragend in einem technischen Prozess eingesetzt werden«, so Dr. Gruber-Traub. Verpackt als Füllkörper in einer Säule oder als selektive Schicht in Membranen könnten sie wie ein Filter die unerwünschten Begleitstoffe abfangen. Und da sich bei einen Wechsel des Lösemittels die adsorbierten Substanzen wieder herauslösen, wären die Adsorberpartikel sogar vielfach verwendbar.