Holz besteht neben Cellulose und Hemicellulose zu etwa 30% aus Lignin und gehört damit zu den häufigsten organischen Verbindungen der Erde. Diese Ressource für die grüne Chemie zu nutzen, stand im Fokus des Projektes „Lignoplast“. Unter der Leitung vom Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP haben Partner aus Forschung und Industrie in den vergangenen Jahren Verfahren und Anwendungsmöglichkeiten für verschiedene Lignintypen bis zum Pilotmaßstab entwickelt.

Verschiedene Lignintypen als Rohstoff nutzen

Bislang fällt Lignin vor allem als sogenanntes Kraft-Lignin bei der Zellstoffproduktion als Nebenprodukt an. Die dabei angewandten Aufschlussverfahren mit Sulfit oder Sulfat erschwerten eine stoffliche Nutzung des Lignins wegen seines hohen Schwefelanteils. Daher wurde der Reststoff meist verbrannt. Mit neueren Aufschlussverfahren werden darüber hinaus auch schwefelfreie Organosolv- und Hydrolyse-Lignine erzeugt.

Ziel des Vorhabens „Lignoplast“ war es, Verfahren zu entwickeln, um aus diesen verschiedenen Lignintypen aromatische Synthesebausteine zu gewinnen und damit Klebstoffe, Lacke, Polyurethane und Epoxide herzustellen.

Hartschäume und Gießharze aus Polyurethan

Bei der Suche nach einem geeigneten Verfahren zur Aufspaltung der Lignin-Moleküle erwies sich die basenkatalytische Spaltung als besonders vielversprechend. Sie kann für alle Lignintypen angewendet werden. Mithilfe dieser Methode konnten neue Verbindungen aus dem Biopolymer synthetisiert werden. Im Ergebnis des Projektes entstanden hochwertige Hartschäume aus Polyurethan (PUR), die sich zum Beispiel als Isolationsmaterial im Bau eignen. Es zeigte sich, dass sich die mittels Organosolv-Verfahren gewonnen Lignine aufgrund eines geringen Eigengeruchs, der höheren Fließfähigkeit und einer nur leicht verringerten Reaktivität besser als Kraft-Lignin für die Hartschaumherstellung eigneten. Darüber hinaus wurden Ligninderivate und ligninbasierte Polyole zu Polyurethan-Gießharzen synthetisiert und Beschichtungen für Langzeitdünger, die bislang auf Phenolharz basieren, bis zu 100% durch ligninmodifizierte Harze ersetzt.

Lignin-Bausteine ersetzen petrochemische Komponenten

Das Projekt liefert damit aus Lignin gewonnene Synthesebausteine, die die bisher in der Chemie eingesetzten erdölbasierten Substanzen ersetzen können. Das Lignoplast-Projekt wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

bb