Vanillin ist der Hauptbestandteil der Vanilleschote und gehört zu den weltweit begehrtesten Aromastoffen. Aufgrund der hohen Nachfrage wird der Aromastoff seit langem chemisch aus Erdöl hergestellt – denn auch die Fermentation aus den Kapselfrüchten der Vanillepflanze ist aufwendig und teuer. Ein Team um den Mainzer Chemiker Siegfried Waldvogel forscht seit einigen Jahren an einer nachhaltigen Alternative zur Gewinnung von Vanillin. Als Rohstoffquelle dient ihm Lignin, ein Reststoff, der beispielsweise in der Zellstoffindustrie anfällt. Auf dem Weg zur nachhaltigen Vanillin-Produktion kann die Forschungsgruppe nun weitere Erfolge verzeichnen.  

Elektrischer Strom als Oxidationsmittel

„Mit dem elektrochemischen Verfahren, an dem wir seit fast 15 Jahren arbeiten, können wir qualitativ hochwertiges Vanillin umweltschonend aus der erneuerbaren Ressource Holz gewinnen“, sagt Siegfried Waldvogel. Wie das Team im Fachmagazin Angewandte Chemie nun berichtet, wurde bei der elektrochemischen Herstellung von Vanillin aus Lignin ein „grünes“ Oxidationsmittel eingesetzt, das den oxidativen Abbau des Kraft-Lignins – das maßgebliche Abfallprodukt – zu Vanillin bewerkstelligt. „Wir sind überzeugt, dass wir mit unserem nachhaltigen, umweltschonenden Prozess dazu beitragen können, dass Vanillin auch in größerem Maßstab hergestellt wird.“

Sicher, kostengünstig und abfallfrei

Bei der chemischen Herstellung des Aromastoffes Vanillin werden nicht nur fossile Rohstoffe eingesetzt. Es entstehen auch giftige Abfallprodukte. Mit dem Einsatz von Lignin sind diese Nachteile passé. Zwar wird Lignin seit langem zur Vanillingewinnung genutzt. Bei dem kommerziellen Verfahren kommt jedoch Kupfer als Katalysator zum Einsatz, der aufwendig aus dem Endprodukt wieder entfernt werden muss. Die direkte Verwendung von elektrischem Strom als Oxidationsmittel ist den Mainzern zufolge hingegen „inhärent sicher, kostengünstig und vermeidet die Entstehung von Abfall“.

Anbindung an Bioraffinerie möglich

Der Vorteil der Mainzer Methode: Mit Kraft-Lignin kommt ein Abfallstoff als Ausgangsstoff und als Lösungsmittel Natronlauge zum Einsatz. Als Oxidationsmittel dient demnach eine „frisch elektrolysierte Peroxodicarbonatlösung“, die der Ligninlösung zu Beginn der Reaktion zugesetzt wird. „Wir erreichen damit eine Ausbeute von bis zu 6,2 Gewichtsprozent, das ist ein hervorragendes Ergebnis“, sagt Waldvogel. Das hier verwendete Carbonat sei zudem der notwendige Zusatz für den industriellen Betrieb der Zellstoffanlage. Somit seien alle Wege offen, das Verfahren technisch mit einer Bioraffinerie zu kombinieren, schreiben die Forschenden.

bb