Lignin für die chemische Industrie
Lignin ist ein natürliches Polymer und fällt in modifizierter Form auch als industrielles Nebenprodukt an. Die Eigenschaften dieses Lignins sind aber noch nicht ausreichend, um direkt zur Herstellung von Biomaterialien mit annehmbaren Produktanforderungen verwendet werden zu können. So ist das Lignin erst nach einer Vorbehandlung, bei der Schwefelgehalt und Geruchsbildung reduziert und die Eigenschaften verbessert werden, als verstärkender Füllstoff in Verbundstoffen und Weichmachern geeignet. Das EU-finanzierte Projekt SmartLi entwickelte daher Technologien, um hochwertiges Lignin als Rohstoff für Produzenten und industrielle Endverbraucher zu erzeugen. „Abgesehen von der industriellen Machbarkeit kann Lignin Prozesse ökologisch nachhaltiger machen, da weniger Treibhausgase anfallen und die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen gesenkt wird“, erklärt Projektkoordinatorin Christine Hagström-Näsi. Das Projekt wurde im Rahmen des Gemeinsamen Unternehmens für biobasierte Industriezweige (GUBBI) initiiert, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der EU und dem GUBBI-Konsortium, die mit 3,7 Mrd. Euro gefördert wurde. Schwerpunkt des GUBBI ist die Umwandlung biologischer Rückstände und Abfälle in umweltfreundlichere Produkte des täglichen Bedarfs, für die innovative Technologien entwickelt werden. Dabei soll die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zugunsten einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaft reduziert und gleichzeitig Wachstum und Beschäftigung gefördert werden. Innovative Technologien zur Rückgewinnung von Lignin Die Projektpartner von SmartLi entwickelten und testeten mehrere Verfahren zur Herstellung von polymerem Lignin mit besseren und zuverlässigeren Eigenschaften. Mit verschiedenen Aufschluss- und Fraktionierungsverfahren gelang es, trotz unterschiedlicher Herkunft des Lignins Fraktionen mit gleichen Eigenschaften herzustellen und sie anschließend zu kennzeichnen. Zudem wurden mehrere Methoden der Membrantrennung getestet und die Ligninfraktionen hinsichtlich Ausbeute, Zusammensetzung und Strukturmerkmalen analysiert. Schließlich kam ein nicht-thermischer Ansatz – die so genannte Nanofiltration – zum Einsatz, um die Ligninfraktionen zu isolieren. Das Projekt demonstrierte erfolgreich die antioxidativen Eigenschaften von Lignin und dessen Eignung für die Herstellung thermoplastischer Polymere. Mit Lignin könnte künftig auch die Qualität von Verbundwerkstoffen verbessert werden, da sie die Entflammbarkeit verringern. Nicht zuletzt will man in weiteren Analysen auch zeigen, dass bis zu 75 % aller Phenole in Formaldehydharzen durch Lignin- und Ligninfragmente ersetzt werden können. Zurzeit werden die Reaktionsprozesse mit modernsten Analysetechniken genauer untersucht, um die Vorteile ligninhaltiger Harze gegenüber industriellen Vergleichsprodukten zu belegen. Bioökonomie auf Ligninbasis SmartLi sollte die kommerzielle Nutzung von Lignin vorantreiben, das als Nebenprodukt in der Zellstoff- und Papierindustrie anfällt. Ziel dessen ist die weitere Förderung der Bioökonomie, bei der fossile Rohstoffe durch Alternativen ersetzt werden, um die Menge an Treibhausgasen zu reduzieren. Ressourceneffizienz ist ein zentrales Ziel der Bioökonomie. Um ihre Innovation erfolgreich umzusetzen, gaben die Partner Nachhaltigkeits- und Ökobilanzstudien sowie technische und wirtschaftliche Analysen für die neu entwickelten Ligninprodukte und Technologien in Auftrag. „Wirtschaftliche und ökologische Analysen in der frühen Forschungsphase sind von zentraler Bedeutung, wenn es um die Entwicklung nachhaltiger Prozesse und Produkte geht. Unser Ziel war es, Barrieren und Anreize für die Kommerzialisierung genauer herauszuarbeiten“, fährt Hagström-Näsi fort. Insgesamt wird das SmartLi neue Kommerzialisierungsmöglichkeiten für Lignin auftun, um innovative biobasierte Produkte auf den Markt zu bringen und nicht-erneuerbare Ressourcen zu ersetzen. Die im Projekt optimierten innovativen Technologien könnten damit schneller in die gegenwärtige Industrielandschaft zur Erzeugung von Produkten aus Biomasse integriert werden, was Geschäftsmöglichkeiten eröffnet und Arbeitsplätze schafft. „Gleichzeitig gewährleisten unsere Technologien gleichbleibende Qualität bei Ligninprodukten, was deren Markteinführung deutlich beschleunigen dürfte", fügt Hagström-Näsi hinzu. Produkte aus Lignin, die mitunter sogar sicherer sind als marktgängige Produkte, unterstützen als umweltfreundlichere Alternative das globale Engagement beim Aufbau eines starken biobasierten Industriesektors.
Schlüsselbegriffe
SmartLi, Lignin, Bioökonomie, chemische Industrie, Polymer
