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Use of supercritical conditions for developing eco-efficient processes in chemical industry

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Die Minimierung der industriellen Umwelteinflüsse

Industrielle Prozesse haben oftmals einen entscheidenden negativen Einfluss auf die Umwelt, es gibt jedoch oftmals nur äußerst begrenzte Optionen. Alternativen zu diesen Methoden müssen kosten- und zeiteffizient sein, da es sonst für die Industriezweige schwierig wäre, auf ökologisch wertvollere Verfahren umzusteigen.

Industrielle Technologien icon Industrielle Technologien

Im Rahmen des von der EU finanzierten SUPER-Projekts sollten innovative chemische Prozesse als umweltfreundliche Alternativen zu bestehenden industriellen Prozessen untersucht werden. Diese neuen katalytischen Verfahren nutzen superkritische Fluide (SCF - Supercritical Fluids) als Reaktionsmedien. SCF haben ihre kritischen Temperatur- und kritischen Druckpunkte überschritten, an denen die betreffende Substanz in einem Gleichgewicht aus Dampf und Flüssigkeit bestehen kann. Die Nutzung von SCF wie superkritisches (SC - supercritical) Kohlenstoffdioxid (CO2) erwies sich als ökologisch sicher und stellt eine funktionsfähige Alternative zu den gegenwärtig genutzten Reaktionsmedien dar. Als Teil des SUPER-Projekts wurde die Katalyse zur Bildung von Cumol aus Diisopropylbenzol untersucht. Cumol wird als Verdünnungsmittel für Farben und Lacke genutzt und ist ein Bestandteil von Treibstoffen mit hoher Oktanzahl. Weiterhin wird Cumol zur Herstellung von Phenol, Aceton und anderen Substanzen verwendet. Die Forscher am INSTM versuchten, einen neuen, höchst gewinnbringenden Prozess auf der Grundlage von SC CO2 zur Transalkylierung von Diisopropylbenzol in Cumol zu bestimmen. Zeolithe werden als geeignete Katalysatoren für diese Prozess angesehen, wenn auch in Bezug auf verschiede Erträge. Zeolithe sind eine weitreichend angewandte Gruppe anorganischer poröser Mineralien mit einer höchst regelmäßigen Struktur. Der H-Y-Zeolith kann in Gegenwart von SC CO2 und bei einer Temperatur von 200 Grad Celsius sowie einem Druck von 130 atm zu einem Cumol-Ertrag von bis zu 61% führen. Somit kann der H-Y-Zeolith in seiner ursprünglichen Form nicht die gewünschten Erträge von 80% und mehr erzeugen. Die Forscher fanden jedoch heraus, dass ein Dealuminierungsverfahren einen Zeolith-Katalysator mit einem Cumol-Ertrag von 77% hervorbringen kann. In diesem Fall ist der Zusammenhang zwischen Katalysatorenaufbau und letztlichem Produktertrag entscheidend, da dieser den Weg zur weiteren Optimierung dieses innovativen Prozesses ebnet. Einer der wichtigen nächsten Schritte liegt in der Untersuchung der SC-Bedingungen für die Lebensdauer des Katalysators, die noch bestimmt werden müssen. Dieser Forschungszweig ist insbesondere für Ingenieurunternehmen von Interesse, die ihren Ruf als umweltfreundliche Organisation verbessern und Alternativen zu gegenwärtigen Verfahren untersuchen möchten.

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