Biotechnologische Synthese funktioneller Silikone

Biokatalytische Funktionalisierung alkylsubstituierter Polysiloxane

Polysiloxane, die sogenannten Silikone, bestehen aus Sauerstoff- und Siliciumatomen, die zu MolekĂŒlketten oder -netzen verknĂŒpft sind, wobei jeweils ein Sauerstoffatom als BrĂŒckenglied zwischen zwei Siliciumatomen liegt. Bei den organofunktionalisierten Polysiloxanen (= funktionelle Silikone) sind bestimmte chemische Gruppen an die Siliciumatome gebunden. Besonders die amino- und hydroxyfunktionalisierten Poly-siloxane sind als Bestandteile von WeichspĂŒlern und HaarspĂŒlungen, als rĂŒckfettende Ingredienzen von Körperpflegemitteln, aber auch zur Behandlung von Textilien und als Vernetzer bei der Kunststoffproduktion von Bedeutung.

Organofunktionalisierte Polysiloxane (= funktionelle Silikone) sind Bestandteil vieler Alltagsprodukte wie WeichspĂŒler und Haarwaschmittel.

Die klassischen Synthesewege fĂŒr funktionelle Silikone sind technisch aufwendige chemische Verfahren, bei denen die Alkylseitenketten von Polysiloxanen im Anschluss an die Polymerisation chemisch verĂ€ndert werden. Da diese Verfahren einen relativ unselektiven Prozess darstellen, ist diese Funktionalisierung mit hohem Reinigungsaufwand und hohen Substanzverlusten behaftet.

So fallen pro Tonne Produkt 1,3 Tonnen Abfall an, der verbrannt oder deponiert werden muss. Gleichzeitig entstehen 1,1 m3 Abwasser mit hoher Salzfracht.

Biotechnologische Funktionalisierung von Silikonen im technischen Maßstab

In einem Kooperationsprojekt der Technischen UniversitĂ€t Bergakademie Freiberg, der Technischen UniversitĂ€t Dresden, der Julich Chiral Solutions GmbH (JĂŒlich) sowie dem Consortium fĂŒr elektrochemische Industrie GmbH (Wacker Chemie, MĂŒnchen) gelang es, ein biotechnologisches Verfahren zu entwickeln, bei dem die Silikonherstellung durch den Einsatz von Enzymen mit erheblich verbesserter Energie- und Rohstoffeffizienz ablĂ€uft.

Die Vorteile des Verfahrens sind im Einzelnen:

Das enzymatische Verfahren produziert somit weniger als ein Zehntel der Abfall- und Abwassermenge des klassischen Verfahrens. Der Energiebedarf betrĂ€gt dabei nur ca. 30 % im Vergleich zum klassischen Herstellungsweg.

Die biotechnologische Polysiloxan-Synthese spart Energie und Rohstoffe und vermindert Abfall- und Abwassermenge.

Projektthema:
Biokatalytische Funktionalisierung alkylsubstituierter Polysiloxane

ProjektdurchfĂŒhrung:
Technische UniversitÀt Bergakademie Freiberg

Institut fĂŒr Technische Chemie
Leipziger Straße 29
09599 Freiberg
Telefon    03731 39-3195
www.tu-freiberg.de/tch

Kooperationspartner:
Technische UniversitÀt Dresden

http://tu-dresden.de

Julich Chiral Solutions GmbH, Codexis Inc., JĂŒlich
www.codexis.com

Consortium fĂŒr elektrochemische Industrie, Wacker Chemie AG
, MĂŒnchen
www.wacker.com


AZ 13166