Optimierung Organosolv-Aufschluss: Gras-Laubholz\/Ligninfraktionierung und Generierung polyfunktioneller Intermediate<\/a>\u201c \u2013 als Teilprojekt im Forschungsprogramm Bio\u00f6konomie Baden-W\u00fcrttemberg gef\u00f6rdert \u2013 untersucht Viktoria Rohde im Rahmen ihrer Doktorarbeit, wie ligninbasierte polyfunktionellen Bausteinen f\u00fcr die Entwicklung chemischer Produkte, wie zum Beispiel Lacke oder Kleber, nachhaltig und mit hohen Ausbeuten hergestellt werden k\u00f6nnen. Die Wissenschaftlerin des Fraunhofer ICT verwendet dazu Pappelholz mit Rinde (Laubholz) beziehungsweise Miscanthus (Gras), die in Kurzumtriebsplantagen (KUP) angebaut werden. \u201eDie beiden Pflanzen bieten sich f\u00fcr das Projekt an. Denn sowohl Pappel als auch Miscanthus haben einen hohen Lignin-Gehalt von 25 bis 30 Prozent\u201c, sagt Schmiedl. \u201eEin weiterer Vorteil ist, dass sie in kurzen Zeitr\u00e4umen von 3 bis 5 Jahren zur Verf\u00fcgung stehen und das Kohlenstoffdioxid schnell aus der Luft fixiert wird.\u201c<\/p>\nLignin ohne Schwefel<\/p>\n
Im Organosolv-Verfahren wird das Holz mit Hilfe von Wasser und Ethanol unter hohem Druck in Lignin, Cellulose sowie Hemicellulosen zerlegt. \u201eSchwefels\u00e4ure wird nur in katalytischen Mengen von etwa 0,5 Prozent hinzugef\u00fcgt\u201c, erkl\u00e4rt Schmiedl, \u201esodass das mit dem Verfahren gewonnene Lignin eine hohe Reinheit hat und schwefelfrei ist.\u201c Das Verfahren wird f\u00fcr jeden Biomassetyp entsprechend angepasst. Es gibt also f\u00fcr Pappel und Miscanthus eigene Verfahren, um die bestm\u00f6gliche Ausbeute und Qualit\u00e4t des Lignins zu erreichen. Und die drei Fraktionen lassen sich alle nutzen. Die Cellulose bleibt als Makromolek\u00fcl erhalten und kann f\u00fcr Industrieanwendungen eingesetzt werden (Zellstoff, Viskose). \u201eDie Cellulose kann auch verzuckert werden, um Zucker der zweiten Generation zu gewinnen\u201c, sagt der Projektleiter. \u201eDamit kann man dann in die biotechnologischen Prozesse einsteigen.\u201c Die Pilotanlage einer solchen Lignocellulose-Bioraffinerie steht bereits am Fraunhofer-Zentrum f\u00fcr Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna.<\/p>\n
Die Fraunhofer Forscher interessiert aber insbesondere das schwefelfreie Lignin. Viktoria Rohde analysiert die Lignine und trennt diese mithilfe thermischer Verfahren in nieder- und hochmolekulare Anteile auf. Das Ergebnis sind ligninbasierte Synthesebausteine, die weiter funktionalisiert werden sollen. Dazu werden verschiedene chemisch funktionelle Gruppen in das Molek\u00fcl eingef\u00fcgt, sodass das Molek\u00fcl seine Eigenschaften ver\u00e4ndert. Ziel ist die Synthese von Alkyl-Arylethern unterschiedlicher Funktionalit\u00e4t, die eine gute Basis f\u00fcr verschiedene stoffliche Anwendungen sind.<\/p>\n
Lignin f\u00fcr Schaumstoffe
\n\u201eEin Ziel ist die stoffliche Verwertung, zum Beispiel in Polyurethanen oder Epoxidharzen\u201c, sagt Schmiedl, wie sie in Schaum- und Klebstoffen enthalten sind. Ferner k\u00f6nnen Polymeradditive entwickelt werden. Besonders interessant ist jedoch, laut Schmiedl, die Produktion von aromatischen Plattformchemikalien. Dazu geh\u00f6ren 2-Methoxyphenole; 2, 6-Dimethoxyphenole; 1,2-Dihydroxybenzene, denn diese Stoffe stellen die Basis dar f\u00fcr Vanillin, Apocynin, Syringaldehyd sowie aromatische Diamine. Syringaldehyd ist eine Drop-in-Chemikalie zur Darstellung von Photostabilisatoren und Polymeradditiven. Hingegen ist Guajacol Ausgangspunkt zur Darstellung von Vanillin. Vanillin ist der Grundstoff f\u00fcr zahlreiche Naturstoff-Synthesen. Im Bereich der Arzneimittel wird es zur Synthese von L-DOPA, einer Vorstufe des Dopamins, angewendet, einem Medikament gegen Parkinson.<\/p>\n
Lignin ist nicht gleich Lignin
\nMiscanthus- und Pappellignin haben einen unterschiedlichen Strukturaufbau. Schmiedl erkl\u00e4rt, dass das Lignin von Gras deutlich weniger vernetzt und aus drei Bausteinen aufgebaut ist. Daraus ergeben sich nat\u00fcrlich Vorteile: So sei die selektive, katalysierte Depolymerisation des sogenannten H\/G\/S-Lignins (Hydroxyphenyl-, Guajacyl- Syringyl-Elemente) einfacher und es w\u00fcrden sich h\u00f6here Ausbeuten an Monomeren ergeben. Ziel der Doktorarbeit von Rohde ist unter anderem, den Anteil der verschiedenen Monomere bei Pappel-Lignin (S\/G-Lignin, Syringyl\/Guajacyl-Elemente) und Gras-Lignin zu evaluieren.<\/p>\n
Die anschlie\u00dfende Funktionalisierung soll nachhaltig gestaltet werden (12 Prinzipien der Gr\u00fcnen Chemie) und hochskalierbar sein. \u201eDie Kr\u00f6nung w\u00e4re es, wenn der Katalysator im Molek\u00fcl verbleiben k\u00f6nnte und f\u00fcr die Endformulierung verwendet wird\u201c, sagt Schmiedl. So h\u00e4tte man einen kontinuierlichen Prozess, kein Nebenprodukt und keine aufwendige Reinigung. Dass Lignocellulose ein Rohstoff mit Zukunft ist, wei\u00df Schmiedl allerdings jetzt schon. \u201eMithilfe der selektiven Prozesse kann man die Ausbeuten der Plattformchemikalien erh\u00f6hen\u201c, sagt der Experte \u201eund auch neuartige Strukturen gewinnen\u201c. Aus dem einstigen Energietr\u00e4ger Lignin k\u00f6nnte daher in Zukunft der Basis-Rohstoff f\u00fcr eine Vielzahl neuer Produkte werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Lignin geh\u00f6rt mit der Cellulose zu den h\u00e4ufigsten organischen Verbindungen auf der Erde. Forscher des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Chemische Technologie ICT versuchen mit neuen nachhaltigen Aufschluss- und Fraktionierungsverfahren f\u00fcr Lignin die Ausbeute von aromatischen Plattformchemikalien zu optimieren. Damit wollen sie eine Erd\u00f6lalternative f\u00fcr Pharma-, Kunststoff- und Lebensmittelindustrie liefern. Papier wird aus Holz hergestellt \u2013 das lernt […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[11954,11828,13197],"supplier":[201,197],"class_list":["post-41110","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biochemie","tag-lignin","tag-zellstoff","supplier-fraunhofer-institut-fuer-chemische-technologie-ict","supplier-tecnaro-gmbh"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/41110","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=41110"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/41110\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=41110"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=41110"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=41110"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=41110"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}