Lignoplast – Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine

Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine für die Herstellung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden

Im Verbundvorhaben Lignoplast entwickeln 5 Forschungseinrichtungen und 8 Industrieunternehmen innovative Verfahren zur Herstellung aromatischer Synthesebausteine aus verschiedenen Lignintypen und deren Anwendung in Klebstoff-, Lack-, Polyurethan- und Epoxidsystemen. Als Rohstoffe werden unterschiedliche technische Lignine aus der Zellstoffproduktion, wie z. B. Kraft-Lignin, und Lignine aus »Bioraffinerieverfahren« eingesetzt. Hierbei fallen Organosolv-Lignin oder Hydrolyse-Lignine als Reststoffe der enzymatischen oder sauren Verzuckerung an.

Die gewünschten Synthesebausteine werden durch hydrolytischen Abbau der makromolekularen Struktur der Lignine und anschließende chemische und enzymatische Funktionalisierung gewonnen. Die Struktur der Synthesebausteine wird dabei so gezielt angepasst, dass neue Klebstoff-, Lack-, Polyurethan- und Epoxidsysteme formuliert werden können. Diese werden in Musterwerkstoffen und -bauteilen eingesetzt, welche anwendungstechnisch charakterisiert und mit konventionellen Systemen verglichen werden. Über die gesamte Prozesskette findet eine ökonomische und ökologische Bilanzierung sowie abschließend eine Konzeptentwicklung für eine industrielle Umsetzung statt.

Das Ziel der Gruppe Industrielle Biotechnologie am Fraunhofer IGB in Stuttgart ist dabei die enzymatische Ligninmodifikation. Die Projektgruppe BioCat in Straubing wird chemische Verfahren für den weiteren Abbau der Teerphase der basenkatalysierten Ligninspaltung entwickeln.

Das Fraunhofer IGB hat in der Arbeitsgruppe Industrielle Biotechnologie die Funktionalisierung von Lignin, von Ligninabbauprodukten und anderen Aromaten in verschiedenen methodischen Ansätzen verfolgt. Dafür wurden Enzyme und Ganzzellkatalysatoren eingesetzt. Außerdem wurde die Machbarkeit der chemo-enzymatischen Epoxidierung der aromatischen Substanz Cardanol untersucht.

Ziel der Arbeiten des Institutsteils BioCat war die elektrochemischen Spaltung von Organosolv-Lignin und die Untersuchung des Einflusses der Reaktionsparameter auf die Produktselektivitäten und Ausbeuten. Weiter wurde die Synthese neuer Monomere für Biopolymere untersucht. Der Fokus der Arbeiten lag auf der Herstellung eines neuen biobasierten Diamins als Baustein für Polyamide und Polyurethane.

Teilvorhaben

  • Teilvorhaben 1: Rohstoffbereitstellung, Scale-up und Koordination (CBP)
  • Teilvorhaben 4: Enzymatische Ligninfunktionalisierung (IGB-MBT)
  • Teilvorhaben 5: Ligninfunktionalisierung und Lignindepolymerisation, katalytische Aspekte (IGB-BioCat)

Projektinformationen

Projekttitel

Lignoplast – Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine für die Herstellung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden

 

Projektlaufzeit

Juli 2013 – Dezember 2016

 

Koordinator

  • Fraunhofer CBP

 

Kooperationspartner

  • Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, Leuna
  • Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal-Berghausen
  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart
  • Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI, Braunschweig
  • Robert Krämer GmbH & Co. KG, Rastede
  • Jowat AG, Dettmold
  • Linde Engineering Dresden GmbH, Dresden
  • RAMPF Ecosystems GmbH & Co.KG, Pirmasens
  • ASK Chemicals GmbH, Hilden
  • VTA GmbH & Co. KG, Niederwinling
  • Zellstoff Stendal GmbH, Arneburg

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) für die Förderung des Projekts »Lignoplast«, Förderkennzeichen 22024512.