„Saccharose - ein nachwachsender Rohstoff mit Potential“

Siegfried Peters

Saccharose, besser bekannt unter der Bezeichnung "Zucker" oder "Haushaltszucker" wird in industriellem Maßstab aus der Zuckerrübe und aus Zuckerrohr isoliert, 2007 weltweit 161 Mio Tonnen. Davon stammt etwa ein Viertel aus Zuckerrüben und drei Viertel aus Zuckerrohr. Saccharose ist damit das mengenmäßig höchste, in reiner Form isolierte Kohlenhydrat überhaupt. Nach wie vor geht der größte Anteil dieser immensen Zuckermenge als Süßungsmittel in die Nahrungsmittelindustrie oder direkt an den Endverbraucher. Vor allem in Brasilien spielt auch die Gewinnung von Bioethanol aus Saccharose zur Nutzung als Treibstoff eine wichtige Rolle. Auch in der Fermentationsindustrie, etwa zur Herstellung von Citronensäure und Milchsäure, nimmt die Bedeutung der Saccharose stetig zu, steht dabei aber in direktem Wettbewerb mit dem Rohstoff Stärke.
In der chemischen Industrie jedoch spielt Saccharose als Rohstoff eine eher untergeordnete Rolle. Dabei gibt es eine Reihe von Ansätzen, welche belegen, dass Saccharose auch als Rohstoff für Basischemikalien der chemischen Industrie nutzbar gemacht werden kann. Aus Saccharose können strukturell und funktionell vergleichbare Chemikalien zu bisher petrochemisch basierten Grundchemikalien gewonnen werden. Jedoch sind bisher nur wenige dieser Ansätze tatsächlich verwirklicht. Dies hat vor allem wirtschaftliche Hintergründe. Solange wichtige Grundchemikalien auf Basis fossiler Rohstoffe (vor allem Erdöl) kostengünstiger herstellbar sind, wird Saccharose vorläufig nur dort als Rohstoff Fuß fassen können, wo die daraus herstellbaren Produkte über die Möglichkeiten der Petrochemie hinaus einen preislichen und funktionellen Wettbewerbsvorteil bieten.
Die Verfügbarkeit des petrochemischen Rohstoffs Erdöl wird kritisch bewertet. Schätzungen gehen davon aus, dass preiswertes Erdöl nur noch bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts verfügbar sein wird. Grund genug sich rechtzeitig Gedanken über alternative Rohstoffquellen zu machen - vorzugsweise solche Quellen, deren Verfügbarkeit nicht von vornherein limitiert ist, sondern immer wieder neu zur Verfügung steht, also regenerative, nachwachsende Rohstoffe. Dieses Kriterium erfüllt Saccharose in idealer Weise. Ansätze, die die Möglichkeiten zur Umsetzung von Saccharose hin zu wertvollen chemischen Zwischenprodukten demonstrieren, existieren in großer Vielzahl, einige davon finden bereits jetzt industrielle Anwendung.

Modifizierungsmöglichkeiten von Saccharose:

Abbildung 1: Saccharose ist a-D-Fructofuranosyl-a-D-Glucopyranosid
Saccharose ist ein nicht-reduzierendes Disaccharid, in dem D Glucose und D-Fructose anomerisch verknüpft sind.

Drei grundsätzliche Reaktionspfade sind denkbar, um Saccharose zu modifizieren und in potentielle Produkte für die chemische Industrie zu überführen:

1.) Reaktionen unter Abbau der Saccharosestruktur

2.) Reaktionen unter Erhalt der Saccharosestruktur

3.) Reaktionen unter Aufbau anderer Kohlenhydratstrukturen Fazit:

Wertvolle Beiträge zur Verwendung von Saccharose als nachwachsenden Rohstoff für die Herstellung von wichtigen Basischemikalien sind bereits geleistet, Umsetzungen am Markt jedoch nur bedingt realisiert. Nicht zuletzt kann die mittelfristig prognostizierte Preissteigerung für fossile Rohstoffe, insbesondere Erdöl, Triebkraft für einen verstärkten Prozess hin zu Entwicklung und Optimierung von Herstellprozessen für die Gewinnung von Basischemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen im speziellen auch Saccharose sein.

Abbildung 7: Aus der Vogelperspektive: das Werk Offstein der Südzucker AG während der Zuckerkampagne


Kontakt

Dr. Siegfried Peters SÜDZUCKER AG Mannheim/Ochsenfurt
Zentralabteilung Forschung, Entwicklung, Services (ZAFES)
Wormser Str. 11
67283 Obrigheim
Tel.: +49 (0)6359 803-277
Fax: +49 (0)6359 803-153
E-Mail: siegfried.peters@suedzucker.de

Literaturhinweise

[1] Y. Queneau, S. Jarosz, B. Lewandowski, J. Fitremann, Adv. Carb. Chem. Biochem., 2007, 61, 217.
[2] F. W. Lichtenthaler in Biorefineries - Industrial Processes and Products , Eds. B. Kamm, P. R. Gruber, M. Kamm, Wiley-VCH, Weinheim, 2006, 2, S. 3.
[3] P. Claus, G. H. Vogel, Chem. Ing. Tech., 2006, 78, 991.
[4] D. Peters, Nachwachsende Rohstoffe in der Industrie, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2. Aufl., Gülzow, 2007.
Unternehmen