SEED FUND 2.0 - Perspektivprojekt LIFT

Lignin fractionation and separation to produce different technical lignins

Ergebnisse

Im Rahmen des SEED FUND 2.0-Projekts LIFT wurde die Anwendung der Anti-Solvent-Fällung mit n-Pentan zur Fraktionierung von OrganoCat-Lignin aus verschiedenen pflanzlichen Quellen weiter untersucht. In einer ersten Auswertung wurde Lignin aus zehn verschiedenen Pflanzenmaterialien mit dem OrganoCat-Verfahren extrahiert und charakterisiert. Die Lignine aus Sida und Szarvasi waren aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften in Bezug auf die Molekülgrößenverteilung, den Gehalt an β-O-4-Verknüpfungen und das Verhältnis der Ligninmonomere (S/G/H) besonders interessant. Das Lignin aus beiden Quellen zeigte unterschiedliche Fällungsprofile in den angewandten Verhältnissen von Anti-Solvent/Lignin-Einsatzlösung (A/F). Das aus Sida extrahierte Lignin zeigte bei niedrigen A/F-Verhältnissen eine bessere Fraktionierung in Bezug auf die Ausbeute der einzelnen Fraktionen als das Szarvasi-Lignin. Im Allgemeinen nahmen die durchschnittliche Molekulargrößenverteilung und der Gehalt an β-O-4-Bindungen in den Ligninfraktionen mit der Zugabe von mehr n-Pentan ab. Die Lignin-Monomer-Verhältnisse in den Fraktionen bei unterschiedlichen A/F-Verhältnissen änderten sich nicht signifikant, unabhängig vom S/G/H-Verhältnis der aus den verschiedenen Pflanzen extrahierten Lignine. Dies deutet darauf hin, dass die extrahierten Lignine eine statistische Verteilung des S/G/H-Verhältnisses - abhängig von der Pflanzenbiomasse - über das gesamte mit OrganoCat extrahierte Lignin aufweisen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die etablierte Technologie zur Ligninfraktionierung eine robuste Methode zur Ausfällung und Fraktionierung von Lignin aus Vorbehandlungsprozessen wie OrganoCat darstellt. Lignin unterschiedlicher Struktur und Zusammensetzung kann erfolgreich nach Molekülgrößenverteilung und β-O-4-Bindungsgehalt fraktioniert werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, maßgeschneiderte Ligninfraktionen herzustellen, die nützliche Einblicke in Optionen für weitere Ligninanwendungen geben.

SEED FUND 2.0 Projektleiter

Dr. Holger Klose
Alternative Biomasse
Institut für Bio- and Geowissenschaften - Pflanzenwissenschaften
Forschungszentrum Jülich GmbH
phone: +49 2461 61334
email: h.klose@fz-juelich.de

Partner

Prof. Dr. U. Schurr, Dr. P.M. Grande, D. Weidener MSc, IBG-2: Pflanzenwissenschaften, Forschungszentrum Jülich
Prof. Dr. A. Jupke, Arne Holtz MSc, AVT – Fluidverfahrenstechnik, RWTH Aachen Universität

Projektlaufzeit

01.07.2020 - 31.07.2021

Förderung

LIFT ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und wurde vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.

Publikationen

Weidener D, Klose H, Graf von Westarp W, Jupke  A, Leitner W, Domínguez de María P, Grande PM (2021). Selective lignin fractionation using CO2-expanded 2-methyltetrahydrofuran (2-MTHF). Green Chemistry 23, 6330-6336.