Propionsäure

Propionsäure (CAS: 79-09-4) Lieferant in Europa

Propionsäure ist eine natürlich vorkommende Carbonsäure mit der chemischen Formel CH3CH2CO2H. Sie ist eine farblose Flüssigkeit mit einem charakteristischen stechenden und unangenehmen Geruch, der manchmal mit Körpergeruch verglichen wird.

Diese organische Verbindung ist eine kurzkettige gesättigte Fettsäure und kommt sowohl in natürlichen Quellen als auch als Produkt bakterieller Fermentation vor. Aufgrund ihrer Eigenschaften ist Propionsäure eine wichtige Chemikalie in verschiedenen industriellen Anwendungen, einschließlich der Herstellung von Kunststoffen auf Zellulosebasis, Herbiziden und aufgrund ihrer antimykotischen Eigenschaften als Konservierungsmittel in Lebensmitteln.

Die Rolle der Propionsäure geht über die industrielle Nutzung hinaus; sie ist auch eine wichtige Substanz in biochemischen Prozessen im menschlichen Körper. Als Stoffwechselnebenprodukt der bakteriellen Verdauung im Darm ist sie an Energieproduktionsprozessen beteiligt.

Darüber hinaus ist es als Vorläufer größerer Moleküle ein wesentlicher Bestandteil der Synthese bestimmter Fette und Öle. Die Auswirkungen der Substanz auf den Energiestoffwechsel und ihre Verwendung bei der Lebensmittelkonservierung unterstreichen ihre doppelte Bedeutung sowohl im biologischen als auch im kommerziellen Kontext.

Bei der industriellen Herstellung von Propionsäure kommen moderne chemische Methoden zum Einsatz und es werden häufig erneuerbare Ressourcen verwendet, was im Einklang mit nachhaltigen Ansätzen in der chemischen Produktion steht.

Der Markt für diese Säure unterstreicht ihre wirtschaftliche Bedeutung, da sie in vielen verschiedenen Branchen Anwendung findet und nachgefragt wird. Mit ihrer einzigartigen chemischen Struktur und Vielseitigkeit ist Propionsäure ein klares Beispiel für eine organische Verbindung, deren Bedeutung von der Mikrobiologie bis zur großtechnischen Produktion reicht.

Chemische Eigenschaften

Propionsäure weist eine Reihe chemischer Eigenschaften auf, die für ihr Verhalten und ihre Anwendung in verschiedenen Branchen von zentraler Bedeutung sind. Sie ist bekannt für ihre einfache Molekülstruktur, ihren ausgeprägten physikalischen Zustand bei Raumtemperatur und ihre spezifischen Reaktivitätseigenschaften.

Molekulare Struktur

Die Molekülformel von Propionsäure lautet C₃H₆O₂. Seine Struktur besteht aus einer Kette aus drei Kohlenstoffatomen mit der funktionellen Carbonsäuregruppe (-COOH) am Ende.

Die ersten beiden Kohlenstoffe besitzen jeweils drei Wasserstoffatome, während das dritte Kohlenstoffatom über eine Doppelbindung an ein Sauerstoffatom und außerdem an eine Hydroxylgruppe (-OH) gebunden ist.

Körperlicher Status

Bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck ist Propionsäure eine farblose, ölige Flüssigkeit. Sie zeichnet sich durch einen scharfen, stechenden Geruch aus, der an Körpergeruch erinnern kann und auf ihre flüchtige Natur zurückzuführen ist.

Reaktivität

Propionsäure reagiert mit Basen zu Propionaten (auch Propanoate genannt), den entsprechenden Salzen. Sie gilt als mäßig ätzend gegenüber Metallen und Gewebe.

Beim Erhitzen bis zur Zersetzung setzt Propionsäure Rauch und reizende Dämpfe frei. Als saure Verbindung kann sie an typischen Säure-Base-Reaktionen teilnehmen und mit Alkoholen eine Veresterung eingehen.

Produktion und Synthese

Die Synthese von Propionsäure kann durch verschiedene biotechnologische und chemische Ansätze erfolgen, jeder mit spezifischen Wegen und Methoden.

Biotechnologische Produktion

Bei biotechnologischen Verfahren wird Propionsäure durch Fermentation hergestellt, indem Propionibakterien. Diese Mikroorganismen können verschiedene Substrate wie Glucose, Glycerin, Laktose und landwirtschaftliche Nebenprodukte in Propionsäure umwandeln.

Die Prozessvariablen, einschließlich der Art des Substrats, des Bakterienstamms und der Fermentationsbedingungen, sind für die Optimierung der Ausbeute und Produktivität der Säure von entscheidender Bedeutung.

• Verwendete Substrate:
  • Glucose
  • Glycerin
  • Laktose
  • Landwirtschaftliche Nebenprodukte
• Schlüsselvariablen:
  • Auswahl des Bakterienstamms
  • Gärtemperatur
  • pH-Regulierung

Chemische Synthesemethoden

Bei der chemischen Synthese wird dagegen typischerweise Ethylen in Gegenwart eines Katalysators wie Nickelcarbonyl hydrocarboxyliert, um Propionsäure herzustellen. Chemische Verfahren bieten im Vergleich zur biotechnologischen Produktion einen unkomplizierten, wenn auch weniger umweltfreundlichen Ansatz.

• Wichtigste chemische Reaktion: Ethylen + CO + H2O → Propionsäure
• Verwendeter Katalysator:
  • Nickelcarbonyl (Ni(CO)4)

Anwendungen

Propionsäure dient aufgrund ihrer antimikrobiellen und konservierenden Eigenschaften als vielseitiges Zwischenprodukt in einer Reihe von industriellen Anwendungen.

Nahrungsmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie werden Propionsäure und ihre Calcium- und Natriumsalze dienen vorwiegend als KonservierungsmittelSie hemmen wirksam das Wachstum von Schimmel und Bakterien in Backwaren, Käse, und andere Milchprodukte.

Arzneimittel

Propionsäurederivate wie Ibuprofen und Naproxen zeigen entzündungshemmend, Analgetikum, Und fiebersenkend Eigenschaften. Diese Verbindungen sind von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Medikamenten, die Schmerzen lindern, Fieber senken und Entzündungen bekämpfen.

Landwirtschaft

Diese Säure spielt eine Rolle bei Landwirtschaft Als ein Pestizid. Seine fungizide und bakterizide Wirkung trägt dazu bei, das Verderben von gelagertem Getreide und Tierfutter zu verhindern und dient somit als Konservierungsmittel zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte.

Chemieindustrie

In der chemischen Industrie wird Propionsäure als Baustein zur Herstellung von Herbizide, Kunststoffe, Und synthetische Schmierstoffe. Seine Nützlichkeit bei der Herstellung verschiedener chemischer Verbindungen unterstreicht seine industrielle Bedeutung.

Sicherheit und Handhabung

Aufgrund ihrer ätzenden Eigenschaften muss Propionsäure mit Vorsicht gehandhabt werden. Nachfolgend finden Sie wichtige Sicherheitshinweise und toxikologische Informationen.

Toxikologie

Propionsäure kann Haut und Augen stark reizen und verbrennen, was zu Augenschäden führen kann. Das Einatmen von Dämpfen kann die Atemwege reizen und zu Symptomen wie Husten, Keuchen und Kurzatmigkeit führen. Akuter Kontakt kann Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall und Bauchschmerzen verursachen.

Sicherheitsrichtlinien

Tragen Sie beim Umgang mit Propionsäure geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA), um Haut- und Augenkontakt zu vermeiden. Die PSA sollte Folgendes umfassen:

• Schutzhandschuhe: Nitril oder PVC.
• Augenschutz: Schutzbrille oder Gesichtsschutz.
• Schutzkleidung: Chemikalienbeständiger Laborkittel oder -schürze.

Zu den Praktiken für eine sichere Handhabung gehören:

• Von Nahrungsmitteln und Getränken fernhalten.
• Sorgen Sie für ausreichende Belüftung im Arbeitsbereich.
• Das Einatmen von Dämpfen vermeiden, wenn möglich einen Abzug verwenden.
• Nach der Handhabung die Hände gründlich waschen.
• An einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort aufbewahren, entfernt von unverträglichen Substanzen.

Bei Kontakt mit Haut oder Augen sofort mit reichlich Wasser ausspülen und einen Arzt aufsuchen. Bei Einatmen die Person an die frische Luft bringen und bei anhaltenden Symptomen einen Arzt aufsuchen. Sicherheitsdatenblätter stets zugänglich halten und lokale Vorschriften und Richtlinien für den Umgang mit und die Entsorgung von Chemikalien einhalten.

Umweltbelastung

Propionsäure, eine weit verbreitete Chemikalie, hat Auswirkungen auf die Umwelt, insbesondere in Bezug auf ihre biologische Abbaubarkeit und Emissionen. Das Verständnis dieser Faktoren ist entscheidend für die Bewertung ihres gesamten ökologischen Fußabdrucks.

Biologischer Abbau

Propionsäure ist leicht biologisch abbaubar, was bedeutet, dass sie unter aeroben Bedingungen von Mikroorganismen abgebaut werden kann. Diese Eigenschaft verringert das Risiko einer langfristigen Anreicherung in der Umwelt. Als natürlich vorkommende Carbonsäure kann sie von verschiedenen Bodenbakterien verstoffwechselt werden und spielt eine Rolle im Kohlenstoffkreislauf.

Emissionen und Vorschriften

Was die Emissionen betrifft, kann die Produktion und Verwendung von Propionsäure zur Freisetzung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) beitragen. Diese Emissionen unterliegen aufgrund ihres Potenzials zur Bildung bodennahen Ozons und tragen zur Luftverschmutzung bei, Regulierungen.

Gesetzliche Rahmenbedingungen, wie sie beispielsweise von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) durchgesetzt werden, legen die zulässigen VOC-Werte fest, um deren Umweltauswirkungen zu verringern. Die Vorschriften können auch die Verwendung erneuerbarer Energiequellen im Produktionsprozess von Propionsäure vorschreiben, um den CO2-Fußabdruck zu verringern.

Markt und Ökonomie

Der Markt für Propionsäure weist ein stetiges Wachstum auf, wobei die Regionen Asien und Südamerika maßgeblich zum Aufwärtstrend der Nachfrage beitragen. Dieser globale Markt wird hauptsächlich durch die Anwendung in Lebensmittel- und Futterkonservierungsmitteln angetrieben.

Angebot und Nachfrage

Das weltweite Angebot an Propionsäure steht im Einklang mit der Nachfrage, die jährlich durchschnittlich um 3% über die letzten Jahre.

Die größte Nachfrage kommt aus dem Bereich der Konservierungsmittel für Lebens- und Futtermittel, insbesondere in Asien und Südamerika, da dort die Landwirtschaft stark ausgeprägt ist und die Bedenken hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit zunehmen.

Im Jahr 2024 wird die Marktgröße voraussichtlich 412,06 Kilotonnen und wird voraussichtlich steigen auf 484,93 Kilotonnen bis 2029.

Preisentwicklung

Die Preisgestaltung für Propionsäure spiegelt in der Regel das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage wider. Konjunkturabschwünge und die Einführung alternativer Konservierungsmittel führten tendenziell zu einem Rückgang der Nachfrage und damit auch zu niedrigeren Preisen.

Es wird jedoch erwartet, dass die Preise für Propionsäure stabil bleiben oder leicht steigen, entsprechend den Trends der Vergangenheit, die auf ein stetiges Wachstum des Marktwerts hindeuten. $1,89 Milliarden im Jahr 2022 bis 2030 auf höhere Werte ansteigen, sofern es nicht zu wesentlichen Marktstörungen kommt.

Forschung und Entwicklung

Bei der Erforschung der Propionsäureproduktion wurden sowohl in der wissenschaftlichen Methodik als auch in der nachhaltigen Innovation bedeutende Fortschritte erzielt. Forscher suchen aktiv nach alternativen Produktionsmethoden zu petrochemischen Verfahren und nutzen biotechnologische Prozesse als potenzielle bahnbrechende Neuerungen in der Branche.

Wissenschaftliche Studien

In jüngsten Studien wurde der Schwerpunkt auf die biobasierte Produktion von Propionsäure gelegt, wobei eine Vielzahl von Substraten untersucht wurde, die von Glucose und Lactose bis hin zu unkonventionelleren Quellen wie Glycerin und Hemicellulosen reichen.

Sie konzentrieren sich auf die Optimierung von Fermentationsprozessen und die Untersuchung der Rolle verschiedener Mikroorganismen bei der Steigerung von Ertrag und Effizienz. Die wissenschaftliche Forschung in diesem Bereich erstreckt sich auch auf die Untersuchung der Stoffwechselwege der Propionsäuresynthese in mikrobiellen Wirten.

Innovation und Zukunftsperspektiven

Der Übergang zu einer nachhaltigen Produktion von Propionsäure zeigt sich in der wachsenden Zahl von Innovationen, die auf eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen und die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen abzielen.

Zu den Zukunftsaussichten gehört die Weiterentwicklung biotechnologischer Ansätze – wobei einige Forschungsarbeiten durch Finanzierungsquellen wie den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung unterstützt werden.

Ziel dieser Bemühungen ist es nicht nur, Fermentationsprozesse kommerziell rentabel zu machen, sondern auch den gesamten CO2-Fußabdruck der Propionsäureproduktion zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen

In diesem Abschnitt gehen wir auf einige der häufigsten Fragen zu Propionsäure ein und zielen darauf ab, ihre Nomenklatur, Anwendungen und Sicherheit zu klären.

Was ist der Unterschied zwischen Propionsäure und Propansäure?

Die Begriffe Propionsäure und Propansäure beziehen sich auf dieselbe chemische Verbindung mit der Formel C3H6O2. „Propionsäure“ ist der gebräuchliche Name, während „Propansäure“ der systematische Name gemäß den Richtlinien der IUPAC-Nomenklatur ist.

Was sind die Hauptanwendungen von Propionsäure in verschiedenen Industrien?

Propionsäure wird häufig bei der Herstellung von Herbiziden, Kunststoffen und synthetischen Fasern verwendet. Sie wird auch in der Pharmaindustrie eingesetzt, wo sie bei der Herstellung einiger Medikamente verwendet wird.

Welche Wirkung hat Propionsäure als Konservierungsmittel in Lebensmitteln?

Als Konservierungsmittel hemmt Propionsäure das Wachstum von Schimmel und einigen Bakterien in Lebensmitteln und verlängert so deren Haltbarkeit. Besonders häufig wird sie in Backwaren und Käse verwendet, wo sie wegen ihrer pilzhemmenden Eigenschaften geschätzt wird.

Wie ist die chemische Struktur von Propionsäure?

Die chemische Struktur von Propionsäure besteht aus einer Carbonsäure mit drei Kohlenstoffatomen und der Formel CH3CH2COOH. Sie besitzt eine Carboxylgruppe (-COOH), die an eine Alkylkette mit zwei Kohlenstoffatomen gebunden ist.

Wie werden Derivate der Propionsäure genutzt?

Derivate der Propionsäure wie Propionate und Propionamide werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, unter anderem als Weichmacher, Lösungsmittel und bei der Herstellung von Lebensmittelzusatzstoffen und Aromen.

Wird Propionsäure von Aufsichtsbehörden für die Verwendung in Lebensmitteln als sicher erachtet?

Aufsichtsbehörden wie die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) haben Propionsäure und ihre Salze zur Verwendung als Lebensmittelzusatzstoffe zugelassen. Die Sicherheit von Propionsäure unterliegt den von diesen Behörden festgelegten Konzentrationsgrenzen und Richtlinien.