Influence of Temperature and Concentration on the Self-Assembly of Nonionic CiEjSurfactants: A Light Scattering Study

Nonionic poly(ethylene oxide) alkyl ether (C$_{i}$iE$_{j}$) surfactants self-assemble into aggregates of various sizes and shapes above their critical micelle concentration (CMC). Knowledge on solution attributes such as CMC as well as aggregate characteristics is crucial to choose the appropriate surfactant for a given application, e.g., as a micellar solvent system. In this work, we used static and dynamic light scattering to measure the CMC, aggregation number (N$_{agg}$), and hydrodynamic radius (R$_{h}$) of four different C$_{i}$E$_{j}$ surfactants (C$_{8}$E$_{5}$, C$_{8}$E$_{6}$, C$_{10}$E$_{6}$, and C$_{10}$E$_{8}$). We examined the influence of temperature, concentration, and molecular structure on the self-assembly in the vicinity of the CMC. A minimum in the CMC vs temperature curve was identified for all surfactants investigated. Further, extending the hydrophilic and hydrophobic chain lengths leads to an increase and decrease of the CMC, respectively. The size of the aggregates strongly depends on temperature. N$_{agg}$ and R$_{h}$ increase with increasing temperature for all surfactants investigated. Additionally, N$_{agg}$ and R$_{h}$ both increase with increasing surfactant concentration. The data obtained in this work further improve the understanding of the influence of temperature and molecular structure on the self-assembly of C$_{i}$iE$_{j}$ surfactants and will further foster their use in micellar solvent systems

SNG und LPG aus biogenen Reststoffen - Technische Machbarkeit und Verwertungspotenzial

Dass sich biogene fett- und ölbasierte Reststoffe und Koppelprodukte durch katalytisches Cracken an Aktivkohlen und anderen porösen Katalysatoren bei Normaldruck in gasförmige Kohlenwasserstoffgemische umwandeln lassen, ist bekannt. In diesem Vorhaben werden jedoch erstmals systematische Untersuchungen dazu vorgelegt, diese Gasprodukte als Wertstoffe gezielt zu erzeugen. Erste experimentelle Ergebnisse zur Herstellung von Erdgassubstitut ("Substitute Natural Gas" - SNG) und Flüssiggas ("Liquified Petroleum Gas" - LPG) werden dabei durch eine Prozesssimulation ergänzt. Mit diesem Verfahren lassen sich nennenswerte Mengen gasförmiger n-Alkane gewinnen. Für die wichtigsten Gasbestandteile konnten Absatzpotenziale im Erdgas- und Flüssiggasmarkt, insbesondere als LPG-Beimischung zu Biomethan zur Herstellung von 100 % biobasiertem SNG für die Einspeisung ins Erdgasnetz, aufgezeigt werden. Weitere Absatzpotenziale liegen in der Verwendung im Kraftstoffbereich (Flüssiggasfahrzeuge). Dennoch wird eine wirtschaftliche Umsetzung des Verfahrenskonzeptes nur in der gleichzeitigen Wertschöpfung aus den Flüssigprodukten möglich sein. Die Verwendung zeolithischer Katalysatoren führt im Gasprodukt vornehmlich zu Ethen und Propen; bei den Flüssigprodukten sind hier teils Alkene, teils alkylierte Benzole vorherrschend. Rohstoffseitig konnten verschiedenste fettsäurehaltige Einsatzstoffe wie Fettsäurerückstände aus der chemisch-physikalischen Vorklärung eines Ölpflanzenverarbeiters, Havariefette aus der Ölpfl anzenverarbeitung, Altfett aus der Gastronomie und lebensmittelverarbeitenden Industrie oder Jatropha Curcas-Öl sowie Algenöl als Co-Feed erfolgreich eingesetzt werden. Dabei wurden an Aktivkohle bis zu 47 % energetischer Ausbeute für den organischen Anteil am Gasprodukt (OGP) erzielt. Geeignete Reaktortemperaturen für die gezielte Wertschöpfung aus der Flüssigphase lagen bei 475-500 °C. Untersuchungen zum Einfluss der Porenstruktur auf die katalytische Aktivität von Aktivkohle beim katalytischen Cracken weisen darauf hin, dass hier insbesondere die Mikroporen und kleinen Mesoporen (Poren mit 0,2-3,4 nm Radius) zum Beschleunigen der gewünschten Reaktionsverläufe notwendig sind. Gegenüber fossilen Produkten können bis zu 97 % an Treibhausgasemissionen bei der Erzeugung von 30 Gew.% Propan und 70 Gew.-% Diesel/Benzin eingespart werden