{"id":151987,"date":"2024-10-15T07:23:00","date_gmt":"2024-10-15T05:23:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=151987"},"modified":"2024-10-09T12:01:03","modified_gmt":"2024-10-09T10:01:03","slug":"vom-abfallstoff-zum-rohstoff-der-zukunft-neue-verfahren-machen-lignin-nutzbar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/vom-abfallstoff-zum-rohstoff-der-zukunft-neue-verfahren-machen-lignin-nutzbar\/","title":{"rendered":"Vom Abfallstoff zum Rohstoff der Zukunft: Neue Verfahren machen Lignin nutzbar"},"content":{"rendered":"\n\n\n<p>Lignin ist nach Zellulose der zweith\u00e4ufigste nachwachsende Rohstoff der Erde. Er macht 20 bis 30 Prozent der Pflanzenmasse aus und verleiht B\u00e4umen und anderen Gew\u00e4chsen ihre Festigkeit. Doch in der industriellen Nutzung fristet der Stoff bisher meist ein Schattendasein als Abfallprodukt.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"700\" height=\"393\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/shutterstock_1037012773-67f1fe15efc03fa5.webp\" alt=\"\" class=\"wp-image-152003\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/shutterstock_1037012773-67f1fe15efc03fa5.webp 700w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/shutterstock_1037012773-67f1fe15efc03fa5-300x168.webp 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/shutterstock_1037012773-67f1fe15efc03fa5-150x84.webp 150w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/shutterstock_1037012773-67f1fe15efc03fa5-400x225.webp 400w\" sizes=\"auto, (max-width: 700px) 100vw, 700px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">\u00a9 Sinhyu Photographer \/\u00a0<a rel=\"noreferrer noopener\" href=\"https:\/\/www.shutterstock.com\/de\/image-photo\/science-research-leaves-mitragyna-speciosa-kratom-1037012773\" target=\"_blank\">Shutterstock.com<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n<p>&#8220;Weltweit fallen j\u00e4hrlich 50 Millionen Tonnen Lignin aus der Papier- und Bioethanolproduktion an, mehr als 95 Prozent davon werden einfach verbrannt, um W\u00e4rme zu erzeugen&#8221;,&nbsp;<a href=\"https:\/\/news.gatech.edu\/news\/2020\/09\/09\/new-process-boosts-lignin-bio-oil-next-generation-fuel\" rel=\"noreferrer noopener\" target=\"_blank\">erkl\u00e4rt Yulin Deng<\/a>, Professor am Georgia Institute of Technology.<\/p>\n\n\n\n<p>Dabei k\u00f6nnte Lignin eine klimafreundliche Alternative zu Erd\u00f6l werden. Es lie\u00dfe sich zu Treibstoffen und Chemikalien verarbeiten \u2013 ohne zus\u00e4tzliches Kohlendioxid freizusetzen. Denn Pflanzen nehmen beim Wachstum nur so viel CO2 auf, wie sp\u00e4ter bei der Verbrennung der Kraftstoffe wieder entweicht. Au\u00dferdem konkurrieren Lignin-Rohstoffe nicht mit der Nahrungsmittelproduktion, wie es bei Biokraftstoffen aus Mais oder Raps der Fall ist.<\/p>\n\n\n\n<p>Doch es gibt ein Problem: Die komplexe Struktur von Lignin macht die Verarbeitung schwierig. Das Molek\u00fcl enth\u00e4lt viele Sauerstoffatome, aber zu wenig Wasserstoff, um direkt als Benzin oder Diesel genutzt zu werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Eine M\u00f6glichkeit, Ligninverbindungen aufzuwerten, ist die Pyrolyse bei \u00fcber 400 Grad. Doch auch das so gewonnene Bio\u00f6l enth\u00e4lt zu wenig Wasserstoff und zu viel Sauerstoff, um als Treibstoff verwendet werden zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Katalysatoren spalten Lignin in Rekordzeit<\/h3>\n\n\n\n<p>Deshalb suchen Wissenschaftler weltweit nach effizienteren Methoden, um Lignin nutzbar zu machen. Einem Team um Carsten Sievers, Professor am Georgia Tech, ist nun ein entscheidender Fortschritt gelungen.&nbsp;<a href=\"https:\/\/pubs.acs.org\/doi\/10.1021\/acssuschemeng.4c03590\" rel=\"noreferrer noopener\" target=\"_blank\">In einer Kugelm\u00fchle<\/a>, die mit rotierenden Stahlkugeln betrieben wird, haben sie mit neuartigen Palladium-Katalysatoren Modellverbindungen aus Lignin gespalten.<\/p>\n\n\n\n<p>Das Besondere: Die Palladiumpartikel k\u00f6nnen Wasserstoff speichern und so die chemische Reaktion enorm beschleunigen. Palladium-Katalysatoren k\u00f6nnen die Bindungen der Lignin-Modellverbindungen bei gleichen Reaktionsbedingungen bis zu 300-mal schneller spalten als Katalysatoren auf Nickelbasis, hei\u00dft es in dem Bericht. &#8220;Diese bemerkenswerte Effizienzsteigerung bedeutet, dass der Prozess mehr Phenol und andere wertvolle Chemikalien in k\u00fcrzerer Zeit produzieren kann.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Forscher validierten ihre Ergebnisse mithilfe von Synchrotronstrahlung am Brookhaven National Laboratory. Sie fanden heraus, dass der gespeicherte Wasserstoff daran gehindert wird, aus dem Aufprallbereich der Mahlkugeln zu entweichen. Dadurch steht mehr Wasserstoff f\u00fcr die Ligninspaltung zur Verf\u00fcgung.\u00a0<\/p>\n\n\n\n<p>Dieser Ansatz &#8220;ebnet den Weg f\u00fcr neue Technologien, um das ungenutzte Potenzial von Lignin zu erschlie\u00dfen, w\u00e4hrend die Industrie nach nachhaltigeren Methoden f\u00fcr die chemische Produktion sucht&#8221;,&nbsp;<a href=\"https:\/\/www.bnl.gov\/newsroom\/news.php?a=222122\" rel=\"noreferrer noopener\" target=\"_blank\">res\u00fcmieren die Forscher<\/a>.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Mit Supers\u00e4ure und Platin zum Biokraftstoff<\/h3>\n\n\n\n<p><a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41560-020-00680-x\" rel=\"noreferrer noopener\" target=\"_blank\">Ein weiteres vielversprechendes Verfahren<\/a>&nbsp;wurde von der Gruppe um Yulin Deng entwickelt. Sie wandelten Lignin-Bio\u00f6l bei niedriger Temperatur und Umgebungsdruck in hochwertige Kohlenwasserstoffe um. Dazu nutzten sie ein ungew\u00f6hnliches System aus Polyoxometallat-Supers\u00e4ure und Platinpartikeln.<\/p>\n\n\n\n<p>&#8220;Die Supers\u00e4ure kann die Aktivierungsenergie f\u00fcr die Entfernung des Sauerstoffs senken und gleichzeitig mehr aktiven Wasserstoff H* in der L\u00f6sung erzeugen&#8221;, erkl\u00e4rt Deng. Der Wasserstoff reagiert dann mit den Lignin-Molek\u00fclen. Das Platin wirkt dabei als Katalysator. Die S\u00e4ure nimmt die Ladung des Wasserstoffs auf, gibt sie wieder ab und \u00fcberf\u00fchrt so den Wasserstoff aus der Gasphase in die L\u00f6sung, wo er direkt mit dem Bio\u00f6l reagieren kann.<\/p>\n\n\n\n<p>&#8220;Auf dem Platin nimmt die Polyoxometallats\u00e4ure die Ladung des Wasserstoffs auf und bildet H+, das in Wasser l\u00f6slich ist. Die Ladung kann aber reversibel wieder auf H+ \u00fcbertragen werden, um in der L\u00f6sung aktives H* zu bilden&#8221;, sagt Deng. So wird die geringe L\u00f6slichkeit von Wasserstoff in Wasser bei niedrigem Druck umgangen.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Forscher testeten ihr Verfahren an 15 bis 20 verschiedenen Pyrolyse\u00f6len. &#8220;Wir stellten fest, dass die Umwandlungseffizienz zwischen 50 Prozent am unteren Ende und 99 Prozent am oberen Ende lag&#8221;, berichtet Deng. Damit war die Effizienz mindestens zehnmal besser als unter \u00e4hnlichen Bedingungen berichtet. Ein weiterer Vorteil: Der Platinkatalysator konnte ohne Aktivit\u00e4tsverlust mindestens zehnmal wiederverwendet werden.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Noch H\u00fcrden auf dem Weg zum Lignin-Kraftstoff<\/h3>\n\n\n\n<p>Ganz ausgereift sind die neuen Ans\u00e4tze zur Ligninverwertung allerdings bislang nicht. Die Forscher wollen die Trennsch\u00e4rfe der Verfahren weiter verbessern, indem sie andere Metallkatalysatoren testen. Auch kosteng\u00fcnstigere Alternativen zum teuren Platin stehen auf der Agenda. Zudem gilt es, die Abtrennung und Reinigung der verschiedenen Ligninverbindungen aus der L\u00f6sung zu optimieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Doch die Wissenschaftler sind optimistisch, schon bald marktreife Verfahren pr\u00e4sentieren zu k\u00f6nnen. &#8220;Mein Labor sucht nach praktikablen Methoden, die Ligninverbindungen so aufzuwerten, dass sie als hochwertige Biotreibstoffe und Biochemikalien kommerziell nutzbar sind&#8221;, betont Deng. Das w\u00e4re nicht nur ein Gewinn f\u00fcr die Umwelt, sondern auch f\u00fcr die holzverarbeitende Industrie: Aus einem Abfallprodukt w\u00fcrde ein wertvoller Rohstoff, der bares Geld bringt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Lignin ist nach Zellulose der zweith\u00e4ufigste nachwachsende Rohstoff der Erde. Er macht 20 bis 30 Prozent der Pflanzenmasse aus und verleiht B\u00e4umen und anderen Gew\u00e4chsen ihre Festigkeit. 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