Projekt

Im Projekt sollen auf Basis von stimuli-responsiven Polymeren und Mikrogel-Partikeln schaltbare Katalysatoren entwickelt und eingesetzt werden. Die Vorteile dieser Polymere sind höhere Prozesssicherheiten durch selbstabschaltende Katalysatoren, eine lösemittelarme Prozessführung mit erhöhter Raumzeitausbeute und die Möglichkeit die Katalysatoren (inklusive Edelmetalle) zu rezyklieren. Stimuli-responsive Polymere wechseln ihren Aggregatzustand und damit auch ihre Aktivität schlagartig aufgrund der Umgebungsparameter, unter anderem der Temperatur. Gelöst funktionieren sie als selektive Katalysatoren. Agglomerieren sie zu festen Phasen sind die katalytischen Zentren unzugänglich und es findet keine chemische Umsetzung statt.

Folgende Zielstellungen sollen im Projekt für die Entwicklung der schaltbaren Katalysatoren erforscht werden, um die Ressourceneffizienz bei der chemischen Katalyse zu erhöhen:

- Entwicklung hochselektiver Metallkomplexkatalysatoren, die den Anteil an Nebenprodukten reduzieren

- Rezyklierung der teuren und komplexen Katalysatoren in ihrem festen, ""abgeschalteten"" Zustand

- Abtrennung der ""abgeschalteten"" Katalysatoren von der Produktlösung durch einfache Filtration statt aufwendiger Extraktion ermöglicht eine lösemittelarme Prozessführung. Hierdurch kann Energie und die Menge an Lösemitteln eingespart werden.

- Da die Katalysatoren quasi homogen verteilt eingesetzt werden können, erhöht sich die Raumzeitausbeute im Vergleich zu heterogen-katalysierten Prozessen, weil keine Diffusionsgrenzschichten entstehen.

- Bei stark exothermen katalytischen Prozessen kann mithilfe selbstabschaltender Katalysatoren eine Sicherung eingebaut werden. Stimuli-schaltbare Polymere mit Maximaltemperatur, verringern ihre Löslichkeit oberhalb der kritischen Temperatur schlagartig. Die weitere Wärmeerzeugung wird durch Unterbindung der Reaktion gestoppt bis wieder unkritische Temperaturen erreicht sind.