Die enzymatische Veresterung gewinnt zunehmend an Bedeutung, da sie eine nachhaltige und energieeffiziente Alternative zu herkömmlichen Verfahren bietet. Mit der Jet Reactor-Technologie von thyssenkrupp Uhde und der Lipase Lipura® Flex von Novonesis wurde ein innovatives Verfahren entwickelt, das die Produktion hochwertiger Spezialester optimiert.
Durch die Kombination aus schonenden Reaktionsbedingungen und effizienter Wasserentfernung verlängert sich die Enzymlebensdauer, während die Reaktionszeit erheblich verkürzt wird. Dies ermöglicht eine wirtschaftlich konkurrenzfähige Herstellung von Spezialestern und treibt die breite kommerzielle Adaption der enzymatischen Veresterung voran.
Spezialester-Produktion: Nachhaltig, effizient und kostengünstig
Die Herstellung von Spezialestern mit Hilfe von Enzymen ist allgemein bekannt und bietet im Vergleich zu herkömmlichen thermochemischen Verfahren große Vorteile für die Umwelt. Die enzymatische Veresterung ist ein von Natur aus sichereres Verfahren mit einem deutlich geringeren Energiebedarf und ermöglicht die Reduzierung von Abfall und entsprechenden Ausbeuteverlusten, während gleichzeitig völlig neue Esterprodukte hergestellt werden können. Trotz großer Vorteile in Bezug auf Produktqualität und Ressourceneffizienz gibt es bei der enzymatischen Veresterung jedoch grundlegende Herausforderungen, vor allem im Zusammenhang mit den Betriebskosten.
Hierin stellen thyssenkrupp Uhde und Novonesis ein neuartiges Verfahren zur Bewältigung dieser großen Herausforderungen vor. Die thyssenkrupp Uhde Jet Reactor-Technologie ermöglicht sowohl schonende Reaktionsbedingungen für die Enzyme von Novonesis als auch eine effiziente Wasserentfernung bei hohen Zirkulationsraten, wodurch die Lebensdauer des Katalysators verlängert und die Reaktionszeit für die Produktion von Glyceroltricaprylat/Tricaprat (MCT) von >36 Stunden auf 12 Stunden verkürzt werden konnte (siehe Säurewert- und Hydroxylwerttrend in der Tabelle unten). Letztendlich führt dies zu wettbewerbsfähigen Kosten bei der Nutzung des Enzyms.
Nach dem Proof of Concept wurden Pilotversuche mit dem Lipaseprodukt Lipura® Flex auf einem 25-Liter-Jet-Loop-Reaktor (siehe Abbildung unten) von thyssenkrupp Uhde zur Demonstration der Technologie und Probenproduktion von Isopropylpalmitat, Isopropylcaprylat/Caprat, Glyceroltripalmitat und MCT durchgeführt. Lipura® Flex-Lebensdauerstudien wurden von Novonesis im Labormaßstab zur Herstellung von MCT durchgeführt, wobei das Enzym seine Leistung mehr als 1000 Stunden lang bei 85°C aufrechterhielt. Überträgt man dies auf den Jet-Reaktor-Prozess, so ergeben sich bei der Nutzung Enzymkosten von <5 % des Produktwerts.
Das neuartige Verfahren hat erhebliche Auswirkungen auf die Machbarkeit des Einsatzes von Enzymen bei der Herstellung einer breiten Palette von Estern, indem es einen Übergang vom thermochemischen Verfahren zu einem kostengünstigen Niedertemperaturverfahren ermöglicht und somit eine breite kommerzielle Adaption der enzymatischen Veresterung ermöglichen kann. Das Verfahren ist für die kommerzielle Umsetzung bereit.