Anschrift
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein - Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP
Am Haupttor 1251
06237 Leuna
Ergebnisverwendung
In dieser Machbarkeitsstudie wurde ein Verfahren etabliert, um niedermolekulare und funktionalisierten Ligninderivate aus Kraft-Lignin zu erhalten. Dafür wurde die BCD und die Oxidierung kombiniert. Die besten Ergebnisse (höchsten Sauerstoffgehälter und niedrigste Molekülmassen) wurden bei folgenden Bedingungen erhalten: 1. Zuerst BCD bei 270 °C und anschließende Oxidation 2. Oxidation mit gefällten Oligomeren erzielen höhere Sauerstoffgehälter als Oxidation mit der Spaltlösung 3. Erhöhung der Natriumhydroxidmenge erzielt höhere Sauerstoffgehälter 4. Oxidation findet bei 45 °C statt Die Synthese wurde erfolgreich aus dem Labor- in den Pilotmaßstab skaliert. Dabei konnten in etwa 500 g funktionalisierte niedermolekulare Ligninderivate gewonnen und an die BASF SE für Anwendungstests versendet werden. Ein weiterer Gegenstand des Projektes war die Optimierung der Aufbereitungsschritte, da diese gegenwärtig aufgrund der Chemikalienmengen sowie Prozessschritte kostenintensiv sind. Zur Einsparung von Chemikalien wurde die Membrantechnik sowie die Ansäuerung mit Kohlenstoffdioxid getestet. Mittels einer Keramikmembran konnten die Ligninderivate im Retentat erfolgreich zurückgehalten werden. Jedoch zeigten sie höhere Molekülmassen, was auf eine Repolymerisation hinweist. Das Retentat wurde mit Kohlenstoffdioxid angesäuert, was jedoch kein Absinken des pH-Wertes zeigte. Bei der Ansäuerung mit Schwefelsäure konnte hingegen eine signifikante Reduzierung der Säuremenge beobachtet werden. Das Permeat, welches Natriumhydroxid und Aromaten beinhaltet, wurde erfolgreich für die Depolymerisation von Lignin eingesetzt und kann somit im Kreislauflauf gefahren werden.
Aufgabenbeschreibung
Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur sequentiellen Kombination der basenkatalytischen Lignindepolymerisation (BCD) und der alkalischen Oxidation mit Wasserstoffperoxid zur Herstellung von neuartigen carboxylierten Ligninderivaten, die in verschiedenen Applikationen wie beispielsweise in thermoplastischen Kunststoffen Anwendung finden können. Die neuen oxidierten Ligninderivate werden mit denen aus den einzelnen Verfahren analytisch verglichen und in potenziellen Applikationen hinsichtlich ihrer technischen und ökonomischen Anwendbarkeit bewertet.
