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Organisationseinheit der BAM
Hintergrund und Ziel. Kühlschmierstoffe auf der Basis von Fettsäureestern bieten technologische Vorteile gegenüber mineralölbasierten Produkten. Außerdem sind sie umweltgerechter und leisten einen Beitrag zum nachhaltigen Wirtschaften. Dennoch werden sie in der Praxis kaum eingesetzt, da sie bisher aufgrund von Rohstoffpreisen und Synthesekosten teurer sind, als konventionelle Konkurrenzprodukte. Alternativen hinsichtlich Rohstoffen und Synthesewegen werden betrachtet und die Eigenschaftsbilder resultierender Esterprodukte miteinander verglichen.
Methoden. In die Untersuchungen wurden drei auf enzymatischkatalytischem Weg hergestellte Fettsäure-2-Ethylhexylester auf der Basis von Erdnussfett, Rindertalg und Altspeisefett sowie vier konventionell synthetisierte Ester aus Tier- bzw. Pflanzenfetten und 2-Ethyl-1-Hexanol einbezogen. Bestimmt wurden physikalische Eigenschaftswerte, Fettsäurespektren, Gehalte an freien Fettsäuren sowie Oxidations- und Hydrolysestabilitäten. Ferner wurden Thermolyseexperimente durchgeführt.
Ergebnisse. Die physikalischen Eigenschaften der sieben Ester, d.h. Dichte, Viskosität, Pourpoint und Flammpunkt, waren vergleichbar und ließen die Anwendbarkeit der Produkte als Basisöle für Kühlschmierstoffe erwarten. Hydrolysebeständigkeiten waren hoch und thermische Belastungen der Ester gaben keine Hinweise auf besondere Schadstoffbildungspotentiale. Defizite wiesen insbesondere die enzymatisch hergestellten Ester hinsichtlich Oxidationsstabilitäten und den Gehalten an freien Fettsäuren auf.
Ausblick. Für die Praxis wird es notwendig sein, Mindestqualitäten für Rohstoffe und resultierende Esteröle zu definieren, die als Grundöle im Kühlschmierstoffbereich eingesetzt werden sollen. Außerdem müssen Verfahren ausgearbeitet werden, die es ermöglichen, zu qualitativ hochwertigen Esterprodukten zu gelangen, ohne den Preisvorteil von Rohstoffen wie Altspeise- und Tierfetten durch hohe Produktions- und Veredelungskosten zu verlieren. Ein Beitrag hierzu ist sicherlich die Weiterentwicklung der wenig energieaufwändigen enzymatischen Alkoholyse zur Esterproduktion.
Although catalytic reductions, cross-couplings, metathesis, and oxidation of C=C double bonds are well established, the corresponding catalytic hydroxylations of C–H bonds in alkanes, arenes, or benzylic (allylic) positions, particularly with O2, the cheapest, 'greenest', and most abundant oxidant, are severely lacking. Certainly, some promising examples in homogenous and heterogenous catalysis exist, as well as enzymes that can perform catalytic aerobic oxidations on various substrates, but these have never achieved an industrial-scale, owing to a low space-time-yield and poor stability. This review illustrates recent advances in aerobic oxidation catalysis by discussing selected examples, and aims to stimulate further exciting work in this area. Theoretical work on catalyst precursors, resting states, and elementary steps, as well as model reactions complemented by spectroscopic studies provide detailed insight into the molecular mechanisms of oxidation catalyses and pave the way for preparative applications. However, O2 also poses a safety hazard, especially when used for large scale reactions, therefore sophisticated methodologies have been developed to minimize these risks and to allow convenient transfer onto industrial scale.
Der Frequenzbereich der Terahertzwellen liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und dem infraroten Licht – also etwa im Bereich von 0,1 bis 10 Terahertz (THz). Der VDI-Statusreport „Terahertzsysteme und Anwendungen“ stellt die unterschiedlichen Konzepte für Terahertzsysteme vor und zeigt Anwendungsbeispiele, bei denen die Terahertztechnik erfolgreich eingesetzt wird. Umfangreiche Literaturangaben ermöglichen eine intensivere Beschäftigung mit allen Themen des VDI-Statusreports.
Die nicht ionisierende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Terahertz-Frequenzen ermöglicht berührungslose und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik in zahlreichen Bereichen. Nach ersten Anwendungen in der Astronomie und der Atmosphärenforschung wurden in letzter Zeit Anwendungsfelder in der Sicherheitstechnik, der Medizintechnik, der Nachrichtentechnik und der zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle erschlossen. Dielektrische Materialien wie Kunststoffe und Keramiken können von Terahertz-Wellen durchdrungen werden. Das ermöglicht Untersuchungen des Objektinneren ohne spezielle Schutzmaßnahmen, wie sie z.B. beim Röntgen notwendig sind. Die Richtlinie erleichtert die Verständigung zwischen Nutzern, Herstellern und dem Vertrieb von Terahertz-Systemen. In der Richtlinie werden bekannte Einsatzgebiete sowie die eingesetzten Verfahren und Funktionsprinzipien aufgeführt, um den Leser bei der Auswahlentscheidung zu unterstützen. Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen und Hinweisen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zum Strahlenschutz und zur regulierten Frequenzvergabe werden die verschiedenen Geräteklassen von Terahertz-Systemen ausführlich vorgestellt. Die Richtlinie gibt Hinweise zur messtechnischen Charakterisierung von Terahertz-Wellen. Einsatzgebiete von Terahertz-Systemen, wie die zerstörungsfreie Prüfung, die Dicken- und Abstandsmessung, die Tomografie und die chemische Analytik, werden mit ihren spezifischen Eigenschaften im Detail beschrieben. Umfangreiche Literaturverweise vereinfachen eine vertiefte Beschäftigung mit den Themen der Richtlinie. Eine tabellarische Übersicht mit einer Zusammenfassung, welche Terahertz-Systeme für welche Anwendungsfelder eingesetzt werden können, vervollständigt die Richtlinie.
Diese Richtlinie definiert Kenngrößen und Messverfahren, um Terahertzsysteme für die Zeitbereichsspektroskopie (TDS)zu spezifizieren. So können Hersteller ihre Systeme übereinstimmend beschreiben und Anwender einfach Systeme vergleichen. Systeme für die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie sind aktive Systeme und nutzen verschiedene Techniken sowohl zur Erzeugung als auch zur zeitaufgelösten Messung von breitbandigen Terahertzimpulsen. Die dazugehörigen Terahertzspektren und -Phasen werden nach einer zeitlichen Abtastung über eine Fourier-Transformation berechnet. In dieser Richtlinie wird ein Überblick über die Funktionsweisen von Zeitbereichsspektrometern gegeben, die eingesetzten Messverfahren näher erläutert sowie die benötigten Begriffe und Kenngrößen definiert. Die Richtlinie konzentriert sich dabei auf Systeme, die auf sogenannten Abtastmessverfahren (Sampling-Messverfahren) basieren.