Biotechnologische Synthese funktioneller Silikone
Polysiloxane, die sogenannten Silikone, bestehen aus Sauerstoff- und Siliciumatomen, die zu Molekülketten oder -netzen verknüpft sind, wobei jeweils ein Sauerstoffatom als Brückenglied 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 Weichspülern und Haarspülungen, als rückfettende Ingredienzen von Körperpflegemitteln, aber auch zur Behandlung von Textilien und als Vernetzer bei der Kunststoffproduktion von Bedeutung.
Die klassischen Synthesewege für funktionelle Silikone sind technisch aufwendige chemische Verfahren, bei denen die Alkylseitenketten von Polysiloxanen im Anschluss an die Polymerisation chemisch verändert 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.
In einem Kooperationsprojekt der Technischen Universität Bergakademie Freiberg, der Technischen Universität Dresden, der Julich Chiral Solutions GmbH (Jülich) sowie dem Consortium für elektrochemische Industrie GmbH (Wacker Chemie, München) gelang es, ein biotechnologisches Verfahren zu entwickeln, bei dem die Silikonherstellung durch den Einsatz von Enzymen mit erheblich verbesserter Energie- und Rohstoffeffizienz abläuft.
Die Vorteile des Verfahrens sind im Einzelnen:
- Außer CO2 entstehen keine Nebenprodukte
- Rezirkulation von Methanol und Wasser, d. h. kein Abwasser
- Geringe Prozessstufenzahl
- 0,2 t Abfall/t Produkt.
Das enzymatische Verfahren produziert somit weniger als ein Zehntel der Abfall- und Abwassermenge des klassischen Verfahrens. Der Energiebedarf beträgt dabei nur ca. 30 % im Vergleich zum klassischen Herstellungsweg.
Projektthema:
Biokatalytische Funktionalisierung alkylsubstituierter Polysiloxane
Projektdurchführung:
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Institut für Technische Chemie
Leipziger Straße 29
09599 Freiberg
Telefon 03731 39-3195
www.tu-freiberg.de/tch
Kooperationspartner:
Technische Universität Dresden
http://tu-dresden.de
Julich Chiral Solutions GmbH, Codexis Inc., Jülich
www.codexis.com
Consortium für elektrochemische Industrie, Wacker Chemie AG, München
www.wacker.com
AZ 13166