Naturprodukt Lignin soll Erdöl bald ersetzen

Beim Aufprall der Kugeln werden große Kräfte frei (Illustration: gatech.edu)

Atlanta/Upton (pte003/07.10.2024/06:10) - Lignin könnte laut Forschern des Georgia Institute of Technology ( https://www.gatech.edu/ ) (GaTech) und des Brookhaven National Laboratory ( https://www.bnl.gov/world/ )künftig Öl zur Produktion vieler Produkte ersetzen. Neben Cellulose und Chitin ist es das häufigste Polymer in der Natur, zudem ein Abfallprodukt aus der Papierherstellung und das einzige, das viele aromatische Verbindungen enthält.

Lignin unter wirbelnden Kugeln

Statt es mit Lösungsmitteln, Säuren oder anderen Ingredientien zu versuchen, setzen die Experten auf rohe Gewalt. Sie packen das Lignin in eine Kugelmühle, die mit tausenden kleinen Stahlkugeln gefüllt ist. Wie die Trommel einer Waschmaschine im Schleudergang rotiert die Mühle, in der sich Stege befinden, die die Kugeln wild durcheinanderwirbeln lassen. Mit großer Wucht treffen sie aufeinander, und angesichts der großen Zahl an Kugeln ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Ligninteilchen zwischen die aufeinanderprallenden Kugeln geraten.

Diese brachiale Gewalt zerstört die Struktur des Lignins, und zwar besonders effektiv, wenn noch ein Palladium-Katalysator eingesetzt wird. Die sogenannte Depolimerisation und Neuformierung unter Einschluss von einströmendem Wasserstoff gelingt auf diese Art 300 Mal schneller als beim Einsatz eines Nickel-Katalysators.

Nickel geht auch, dauert jedoch

"Diese bemerkenswerte Effizienzsteigerung bedeutet, dass der Prozess in kürzerer Zeit mehr Phenol und andere wertvolle Chemikalien produzieren kann, was ihn zu einem vielversprechenden Ansatz für die großtechnische Umwandlung von Biomasse macht", so die Master-Studentin Erin Phillips, die von den GaTech-Professoren Carsten Sievers und Marta Hatzell betreut wird. Phillips war maßgeblich an der Entwicklung des Verfahrens beteiligt.

Die Gruppe um Sievers hatte bereits zuvor gezeigt, dass Ligninverbindungen mit Wasserstoff und einem Nickelkatalysator in einer Reaktion namens Hydrogenolyse aufgebrochen werden können. Die für diese Reaktion erforderliche Zeit war jedoch unerträglich lang. Die jetzige Lösung, so die Entwickler, kann den Weg für neue Technologien ebnen, um das große Potenzial von Lignin zum Ersatz von Erdöl in der chemischen Industrie zu nutzen.

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