Holzreststoff Lignin soll Katalysatoren grüner machen

Lignin fällt in großen Mengen als Nebenprodukt der Holz- und Papierindustrie an und wird bislang häufig vor allem verbrannt. Ein Forschungsteam der Tallinn University of Technology (TalTech) zeigt nun, dass sich der Pflanzenstoff auch als Trägermaterial für Katalysatoren nutzen lässt. In der Studie untersuchten die Forschenden, wie ligninbasierte Palladium- und Kupfer-Katalysatoren die Umwandlung die Herstellung von Anilin unterstützen können. Anilin ist ein wichtiger Grundstoff für Farbstoffe, Arzneimittel, Pflanzenschutzmittel und Polyurethane. Der Ansatz ist bioökonomisch interessant, weil Lignin also Reststoff nicht nur effizient genutzt, sondern Teil eines chemischen Werkzeugs wird.

Katalysatorträger aus Lignin

Übliche Verfahren zur Herstellung von Anilin arbeiten häufig mit Wasserstoff unter hohem Druck und mit nicht erneuerbaren Trägermaterialien wie Silica oder Kohlenstoff. Das TalTech-Team testete stattdessen technisch gewonnenes Hydrolyse-Lignin als biogenen Träger. Daran wurden Palladium- oder Kupferpartikel gebunden. Nach Angaben der Hochschule lief die Beispielreaktion unter milderen Bedingungen und ohne Wasserstoff unter hohem Druck ab. Das kann Prozesse sicherer und praktischer machen. Zugleich zeigt die Publikation, dass Lignin nicht nur als Rohstoff für neue Chemikalien taugt, sondern auch als funktionelle Plattform für Katalysatoren. Wichtig ist allerdings die Einordnung. Im Versuch arbeitete der nur mit Palladium ausgestattete Katalysator am besten. Katalysatoren nur mit Kupfer sowie Palladium-Kupfer-Kombinationen zeigten dagegen keine Aktivität. Die Forschenden stellen aber klar, dass die Arbeit ein gezielter Machbarkeitsnachweis ist, aber noch kein fertiges Verfahren für den industriellen Einsatz darstellt.

Mehr Wert aus einem schwierigen Reststoff

Die TalTech-Studie  verweist darauf, dass weltweit rund 75 Millionen Tonnen Lignin pro Jahr anfallen, von denen aber nur ein geringer Teil hochwertig genutzt wird. Dabei ist Lignin als Rohstoff besonders interessant, weil es als einziges großes Biopolymer von Natur aus aromatische Bausteine enthält, also ringförmige Strukturen, die in vielen Chemikalien und Materialien gebraucht werden. Die aktuelle Studie knüpft an frühere Arbeiten des Teams an. Bereits 2024 beschrieben die Forschenden einen Weg, Lignin chemisch so zu verändern, dass daraus funktionelle Materialien mit katalytischen Eigenschaften werden. Nun rückt stärker in den Blick, wie sich daraus alltagstauglichere Katalysatorsysteme entwickeln lassen. Bis zu einer breiten industriellen Nutzung bleibt noch Arbeit. Laut TalTech sollen die Materialien weiter optimiert, über mehrere Einsatzzyklen getestet und für konkrete Anwendungen geprüft werden.

ag