Lignin wird zum maßgeschneiderten Rohstoff
Wissenschaftler der Technischen Universität Eindhoven setzen auf Technik der Fraktionierung
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Laboranlage zur Fraktionierung von Lignin in der Technischen Universität Eindhoven (Foto: tue.nl) |
Eindhoven/Geleen (pte004/21.09.2023/06:15)
Forscher Mark Vis von der Technischen Universität Eindhoven macht Lignin, bekannt als Kleber, der die Cellulosefasern zusammenhält, sodass sie feste Biomasse wie Stroh und Holz bilden, dank eines neuen Verfahrens zum Rohstoff für Chemikalien. Dabei setzt er auf die Technik der Fraktionierung. Das ist die Zerlegung eines Stoffgemisches, in diesem Fall Lignin, durch stufenweise Abtrennung der Bestandteile unter bestimmten Temperatur-, Druck- oder Konzentrationsbedingungen.
Zufall nicht erfolgsentscheidend
"Das Hauptproblem besteht darin, dass die Eigenschaften von Lignin sowohl unvorhersehbar als auch variabel sind, was sich auf seine Verwendbarkeit auswirkt", sagt Vis. Was bisher auf Zufallstreffern beruhte, nämlich die Identifizierung der richtigen Lignin-Zusammensetzung für die Herstellung eines bestimmten Produktes, habe jetzt eine wissenschaftliche Lösung gefunden.
Lignin ist nahezu unerschöpflich. Jährlich produziert die Papierindustrie weltweit rund 50 Mio. Tonnen davon. Doch statt es zu nutzen, wird es meist verbrannt. Denn die Zusammensetzung des natürlichen Rohstoffs schwankt, sodass es eines Zufalls bedarf, das Material mit der richtigen Zusammensetzung für die Herstellung einer bestimmten Chemikalie zu finden.
Lösungsmittelmix entscheidend
Vis löst das Lignin In einer Flüssigkeit auf. Je nach Flüssigkeitsart werden mithilfe der Fraktionierung bestimmte Ligninsorten von anderen getrennt. "Fraktionierung kann die Auswahl an Lignintypen verringern, aber bei Millionen von Zusammensetzungen in einer Probe ist es schwierig, sicher zu sein, dass ein bestimmtes Lösungsmittel einen bestimmten Lignintyp isoliert", erklärt Vis.
Theoretische Berechnungen könnten dem Experten nach helfen, das Ergebnis der Fraktionierung vorherzusagen, aber aktuelle Theorien seien zu komplex, um sie auf Lignin anzuwenden. Dieses Problem habe man jetzt gelöst. Als Lösungsmittel haben die Forscher eine Mischung aus Methanol und Ethylacetat gewählt. Sie stellten fest, dass diese Flüssigkeit Lignin einer bestimmten Zusammensetzung auflöst.
Andere Ligninsorten bleiben unversehrt. Durch Entfernen des Lösungsmittels haben die Forscher den gewünschten Rohstoff in ziemlich reiner Form gewonnen. Das neue Modell von Vis und seinem Team sagt vorher, welcher Lösungsmittelmix welche Ligninart fraktioniert. "In der Biomasse- und Bioraffinerieindustrie könnte das Modell zur Entwicklung neuer Produkte auf Ligninbasis beitragen", glaubt Panos Kouris, Chefentwickler des Start-ups Vertoro, das aus der Eindhovener Hochschule hervorgegangen ist und das Modell vermarkten will.
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