Ligninfraktionierung und -modifizierung

Das Gesamtziel des Teilprojektes ist die Herstellung von ligninbasierten polyfunktionellen Bausteinen für die Entwicklung chemischer Produkte (Harze, Lacke, Kleber).

Zur Ligningewinnung aus Gras (Miscanthus) oder Laubholz (Pappel) wird das Verfahren „Organosolv“ verwendet, bei dem Lignozellulose zunächst in die drei Hauptfraktionen Cellulose, Hemicellulose und Lignin getrennt wird. Das Verfahren muss für jeden Biomassetyp angepasst und optimiert werden. "Organosolv"- und "Kraft"-Lignine werden im Anschluss analysiert und mittels thermischer Verfahren (Lösungsmittelextraktion, Filtrationstechniken, Fällungsfraktionierung) in nieder- und hochmolekulare Anteile aufgetrennt. Die gewonnen ligninbasierten Synthesebausteine werden mittels analytischer Methoden charakterisiert und chemisch modifiziert.

Für die chemische Funktionalisierung der Ligninfraktionen werden Hydroxyalkylierungen und die Synthese von Dihydroxy-Alkyl-Arylethern durchgeführt. Basierend auf den Analytikdaten werden im Anschluss Anwendungsbereiche der Bausteine definiert.

Durch die Auswahl von Lignozellulosen aus Gras und Laubholz und die Kombination verschiedener Aufschluss- und Fraktionierungsverfahren werden Lignine und Ligninfraktionen mit unterschiedlicher Struktur und unterschiedlichen Eigenschaften gewonnen. Die Zuordnung von stofflichen Eigenschaften zu diesen Parametern ermöglicht eine hohe Rohstoff-, Prozess- und Produktflexibilität für die Entwicklung lignozellulose basierter Wertschöpfungsketten. Die chemische Modifizierung der Fraktionen erschliesst durch Variation der chemischen Funktionalität die Erweiterung der stofflichen Anwendungsgebiete. Letztendlich sollen Endnutzungsanwendungen definiert werden.