ERC – BioValCat ”Enhanced Biomass Valorisation by Engineering of Polyoxometalate Catalysts”
Die wissenschaftliche Vision des BioValCat-Projekts:
Dieses Projekt baut auf einer jüngsten und bahnbrechenden Entdeckung des PI im Bereich der homogen katalysierten, selektiven Biomasseverwertung auf. Die Manipulation molekularer Katalysatoren wie Polyoxometallate (POM) in Lösung durch Veränderung der Lösungsmitteleigenschaften und der Gasatmosphäre stellt ein neues Paradigma für homogen-katalysierte Technologien zur Biomasseverwertung dar.
Es hat sich gezeigt, dass POM-Katalysatoren vom Keggin-Typ durch die Verwendung von Methanol als (Co-)Lösungsmittel die unerwünschte Gesamtoxidation zu CO2 unter oxidativen Bedingungen vollständig unterdrücken können. Dadurch wird die Kohlenstoffausbeute aus Biomasse im Vergleich zu den modernsten Technologien drastisch erhöht, so dass die Ausbeute an Ameisensäure (FA)-Methylester nahezu 100 % beträgt. Bemerkenswerterweise konnte dieser manipulative Effekt mit der Bildung eines neuen Vanadyl-Methanolat-Komplexes erklärt werden, der die vorherrschende katalytisch aktive Spezies in wässrigen Methanollösungen mit einem Methanolgehalt von mindestens 10 % darstellt.
Das Projekt BioValCat zielt darauf ab, diese potenziell bahnbrechende Technologie zu einem industriell nutzbaren Biomasseverwertungsprozess zu entwickeln, indem die Grundlagen für einen skalierbaren, sicheren und wirtschaftlichen Prozess zur Oxidation von Biomasse zu wertvollen Carbonsäureestern geschaffen werden. Das Projekt ist nach den wichtigsten Herausforderungen strukturiert, die gemeistert werden müssen, um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen:
a) Spektroskopische und elektrochemische Untersuchungen zur Ermittlung der Art der Wechselwirkungen zwischen POM und Lösungsmittel;
b) Verstehen und Aufdecken der wichtigsten organischen Mechanismen in Lösung;
c) Entwicklung neuartiger POM-Katalysatoren, die speziell für den Einsatz in wässrig-alkoholischen Lösungsmittelmischungen optimiert sind;
d) Ausweitung der Substrat- und Produktpalette auf industriell nutzbare Biomasse-Rohstoffe;
e) Prozessentwicklung unter besonderer Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten, Prozessintensivierung sowie Produktisolierung und Katalysatorrückgewinnung
Mit dem BioValCat-Projekt wollen wir den wissenschaftlichen Weg zu neuartigen, kostengünstigen Biomasse-Nutzungstechnologien mit beispielloser Selektivität und großem Potenzial für die dezentrale Verwertung biogener Abfallströme ebnen.
Gefördert von der Europäischen Union (ERC, BioValCat, Projekt Nr.: 101086573, Laufzeit: 01.09.2023-31.08.2028; 1.996.625 €). Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind jedoch ausschließlich die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Union oder der Exekutivagentur des Europäischen Forschungsrats wider. Weder die Europäische Union noch die Bewilligungsbehörde können für sie verantwortlich gemacht werden.
Publikationen im ERC "BioValCat":
2024-09-26. Publikation in Kooperation mit der DTU Lyngby (Prof. Riisager) zum Thema "Conversion of Sugars to Lactic Acid using homogeneous Niobium-substituted Polyoxometalate Catalysts" in Chemistry - A European Journal (http://dx.doi.org/10.1002/chem.202402649) erschienen.
2024-05-08. Publikation in Kooperation mit der University of Bath (Prof. U. Hintermair) zum Thema "In-Situ Investigations of Polyoxometalate-Catalysed Biomass Oxidation to Formic Acid by Using Multinuclear High Resolution Flow NMR Spectroscopy" in ChemCatChem (https://doi.org/10.1002/cctc.202400402).
Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die Forschungsgruppe des PI Jakob Albert unter:
https://www.chemie.uni-hamburg.de/institute/tmc/arbeitsgruppen/albert.html