Mit einer weltweiten Produktionsmenge von 17 Mio. Tonnen pro Jahr ist Essigsäure eine bedeutende Chemikalie. Sie wird vorwiegend zur Herstellung von Klebstoffen, Farben und Lacken, Kunststoffen und Nahrungsmitteln genutzt. Um diese wichtige Chemikalie herzustellen gibt es viele Möglichkeiten, zwei davon stellen wir dir genauer vor.
Das aktuell gängigste Verfahren zur Herstellung von Essigsäure ist der sogenannte Monsanto-Prozess, der in den 60er-Jahren entwickelt wurde. Beim Monsanto-Prozess wird Methanol an einem Rhodium-Katalysator mit Kohlenstoffmonoxid-Gas zu Essigsäure umgesetzt. Die folgende Abbildung zeigt die Reaktionsgleichung des Monsanto-Prozesses:
CH3OH + CO ➝ CH3COOH
Der Prozess findet bei einer Temperatur 150-200°C und einem Druck von 30-60 bar statt. Das klingt vielleicht viel, im Vergleich zu anderen chemischen Verfahren sind das jedoch relativ milde Bedingungen (vgl. Aluminium-Herstellung). Katalytische Reaktionen, hohe Ausbeuten und reine Produkte bei milden Bedingungen – wozu braucht es dann noch andere Verfahren? Mit Blick auf Nachhaltigkeitsaspekte hat der Monsanto-Prozess drei Nachteile:
Mittlerweile gibt es bereits neuere Wege, um Essigsäure nachhaltiger herzustellen – wobei, so neu sind sie ja eigentlich nicht. Bereits die alten Ägypter:innen konnten aus Holz sogenannten Holzessig herstellen, um ihre Toten einzubalsamieren. Diese Methode wurde bei den Lignocellulose-Bioraffinerien aufgegriffen und weiterentwickelt, sodass immer mehr Unternehmen aus dem nicht-Nahrungsbereich auf Essigsäure aus Holz zurückgreifen. Essigsäure kann sowohl aus der Hemicellulose– als auch aus der Cellulose-Komponente von Holz gewonnen werden. In Hemicellulosen sind von Grund auf Acetylgruppen vorhanden, welche durch Hydrolyse und eine Flüssig-Flüssig-Extraktion von den übrigen Bestandteilen abgetrennt werden können. Cellulose-Moleküle können in einzelne Glucose-Moleküle zerlegt werden – dies passiert in einer wässrigen Schwefelsäure-Lösung. Die Glucose-Moleküle können in einem Fermentor unter anaeroben Bedingungen zuerst zu Ethanol-Molekülen und dann zu Essigsäure-Molekülen reagieren.
Übrigens: Wusstest du, dass sogar die Verpackung für einen Essigsäure-Reiniger aus Holz hergestellt werden kann? Eine wichtige Plattformchemikalie, die in der Lignocellulose-Bioraffinerie anfällt, ist Milchsäure. Daraus kann der biogene Kunststoff PLA (Polymilchsäure) hergestellt werden. Mehr Infos zu biogenen Kunststoffen und Polymilchsäure findest du auf dem ScienceSpot „Biokunststoffe“.
Wenn du dich weiter mit Holzchemie und Bioraffinerie beschäftigen möchtest, findest du hier Tipps zum Weiterlesen:
Alexandra Tepla, MEd BSc
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Mag.a Martina Zodl
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