www.cit-journal.com © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chem. Ing. Tech. 2014, 86, No. 9, 1514–1520

V14.05

Möglichkeiten der industriellen Nutzung von Organosolv-Lignin zur Herstellung von PhenolharzenDr. E. Fliedner1) (E-Mail: elke.fliedner@dynea.com)1)Dynea Erkner GmbH, Berliner Straße 9–10, D-15537 Erkner, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450209

Lignin ist ein natürliches Phenolharz,das neben der Verwendung als Füllstoffaufgrund seiner strukturellen Ähnlich-keit auch als reaktiver Rohstoff zur Her-stellung von Phenolharzen geeignet ist.Es wurde untersucht, ob das Organo-solv-Lignin aus dem LCB-Verfahren zurpartiellen Substitution des erdölbasier-ten Phenols in der Synthese von Re-solen oder Novolaken als Bindemittelfür unterschiedliche Applikationsgebieteverwendbar ist.

Das pulverförmige, sehr reine undniedermolekulare Lignin ist in Phenol,

Phenolat sowie im Reaktionsgemischmit Formaldehyd lösbar und damit sehrgut als industrieller Rohstoff geeignet.

Es wurden mit 10 % bzw. 20 % Ligninmodifizierte Phenolharze nach dem üb-lichen Syntheseweg hergestellt.

Der Vergleich der Harzkennwerte er-gab einen von der Applikation abhängi-gen Bedarf zur Optimierung oder An-passung der Rezeptur. Während dieModifizierung bei Holzwerkstoffanwen-dungen kaum Einfluss auf die Produkt-eigenschaften und Verarbeitung hat, istder Entwicklungsbedarf bei technischen

Applikationen teilweise größer. Austechnischer Sicht ist die Herstellung vonLignin-modifizierten Harzen jedochmöglich.

Voraussetzung für den Beginn einergezielten Entwicklungsarbeit ist nebender Nachfrage des Marktes allerdingsdie verlässliche und dauerhafte indus-trielle Verfügbarkeit des RohstoffesLignin in konstanter und spezifikations-gerechter Qualität in ausreichenderMenge.

V14.06

Organosolv-Lignin als reaktive Komponente in Phenolharzenund PolyurethanenDr. R. Lehnen1) (E-Mail: ralph.lehnen@ti.bund.de), I. Kühnel1), J. Podschun2), A. Stücker1), Prof. B. Saake2)

1)Thünen-Institut für Holzforschung, Leuscherstraße 91b, D-21031 Hamburg, Germany2)Universität Hamburg, Chemische Holztechnologie, Leuschnerstraße 91b, D-21031 Hamburg, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450224

Der Organosolv-Aufschluss mit Etha-nol/Wasser bietet die Möglichkeit, be-sonders reine Lignine zu gewinnen.Darüber hinaus können über eine ge-zielte Prozessführung und die Art derLigninfällung die Eigenschaften der Lig-nine variiert werden. Für eine wertstei-gernde stoffliche Nutzung des RohstoffsLignin sind damit besonders guteVoraussetzungen gegeben. Im For-schungsverbund „Lignocellulose-Bioraf-finerie“ wurde das Lignin einerseits für

die Synthese von Phenolharzen für dieHolzwerkstoffindustrie und andererseitsals Polyolkomponente für die Her-stellung von Polyurethanschäumen und-filmen eingesetzt. Ziel war dabei dieteilweise Substitution von petroche-misch basierten Produkten. Für die Ent-wicklung hochwertiger Lignin-Phenol-harze muss das Lignin kovalent in dasPolymernetzwerk eingebunden werden.Die Versuche haben gezeigt, dass Or-ganosolv-Lignin besonders leicht che-

misch aktiviert werden kann und ge-genüber konventionellen LignintypenVorteile aufweist. Als Polyol für die Her-stellung von biobasierten Polyurethaneneignet sich das technische Lignin nurbedingt, da die Reaktivität der Hydroxyl-funktionen für eine gute Vernetzungmit Isocyanaten nicht ausreicht. Daherwurden im Projekt neue Wege zur Her-stellung von Ligninpolyolen entwickelt.

V14.07

Thermoplastische Verarbeitung von LigninDr. L. Ziegler1) (E-Mail: lars.ziegler@tecnaro.de), H. Nägele1), J. Pfitzer1), U. Pohsner2)

1)TECNARO GmbH, Burgweg 5, D-74360 Ilsfeld, Germany2)Fraunhofer ICT, Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7, D-76327 Pfinztal, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450670

1516 14 Lignocellulose-BioraffinerieChemieIngenieurTechnik

Chem. Ing. Tech. 2014, 86, No. 9, 1514–1520 © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.com

Den Rahmen der hier vorgestelltenArbeiten bildeten Projekte zu einerLignocellulose-Bioraffinerie, die vonBMEL/FNR gefördert und von derDECHEMA koordiniert wurden. DieAnlage befindet sich im FraunhoferCBP in Leuna. Das Teilvorhaben zurVerwertung der Lignin-Fraktion in ther-moplastischen Biowerkstoffen wurdevon TECNARO und Fraunhofer ICT be-arbeitet.

Im Projekt wurden thermoplastischeMaterialien aus den in der Lignocellulo-

se-Bioraffinerie anfallenden Ligninenentwickelt. Aufbauend auf den beste-henden ARBOFORM-Werkstoffen derTECNARO GmbH, die aus Ligninenhergestellt werden, die als Reststoffe derZellstoff-Industrie anfallen, wurdenOrganosolv-Lignine aus dem Projektund weiteren Rohstoffquellen einge-setzt. Als Demonstratoren wurden auseinem neu entwickelten Lignin-Blendspritzgegossene Formteile für denHaushaltswarenbereich hergestellt. ZurSerienproduktion ist ein Upscaling

der Organosolv-Lignin-Gewinnung nö-tig. Die hervorragende thermoplastischeVerarbeitbarkeit und Geruchsfreiheitdes CBP-Organosolv-Lignins ist ein gro-ßer Anreiz für ein weiteres Upscaling.

Die Autoren bedanken sich beimBMEL für die aufgrund eines Be-schlusses des Deutschen Bundestags ge-währten Förderung sowie bei der Fach-agentur Nachwachsende Rohstoffe,welche die Projektträgerschaft über-nahm.

V14.08

Thermochemische Spaltung von Organosolv-LigninDr. D. Meier1) (E-Mail: dietrich.meier@ti.bund.de), J. O. Strüven1), Dr. D. Schmiedl2), Dr. B. Tübke2)

1)Thünen-Institut für Holzforschung, Leuschnerstraße 91, D-21031 Hamburg, Germany2)Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7, D-76327 Pfinztal, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450627

Lignin ist die einzig nennenswerte erneu-erbare Quelle für Aromaten. ModerneBioraffinerien wollen das Lignin stofflichnutzen, indem z. B. versucht wird, durchSpaltungsreaktionen möglichst vieleeinkernige aromatische Strukturen zugewinnen. Im Lignocellulose-Bioraf-finerie II-Projekt wurden dazu zwei An-sätze verfolgt: die hydrothermale Spal-tung in subkritischem Wasser mitWasserstoff (CATHYDRO) sowie die Ba-sen-katalysierte Depolymerisation (BCD).Wasser als Reaktionsmedium hat den

Vorteil, dass eine Bilanzierung der einge-setzten Organik problemlos möglich ist.

Alle Versuche der CATHYDRO Seriewurden bei 360 °C im Batchbetrieb ge-fahren, variiert wurden Zeit (60 –300 min), Druck (25 – 75 bar) und Kata-lysator (überwiegend diverse Raney-Nickel). Durch die Wahl der Reaktions-zeit und des Wasserstoffpartialdruckskann die Produktpalette entweder hinzu Phenolderivaten (längere Reaktions-zeit und niedriger Wasserstoffdruck)oder zu Catecholen (kürzere Reaktions-

zeit und hoher Wasserstoffdruck) ver-schoben werden.

Nach der Optimierung der BCD-Se-rien ergab sich, dass Temperatur undVerweilzeit den größten positiven Ein-fluss auf die Ölausbeuten haben. DasProduktspektrum lässt sich wie beiCATHYDRO über die Verweilzeit unddie Temperatur steuern. So wird z. B.bei Steigerung der Verweilzeit und derTemperatur das Produktspektrum vonden Syringolen in Richtung Catecholeverschoben.

V14.09

Laccase und ligninhaltige ProzessströmeDr. M. Amann1) (E-Mail: manfred.amann@wacker.com)1)Wacker Chemie AG , Consortium für elektrochemische Industrie, Zielstattstraße 20, D-81376 München, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450493

Das Enzym Laccase kann niedermoleku-lare Komponenten in reaktive Interme-diate, sog. Mediatoren, überführen, diedann nicht-enzymatisch oxidative Reak-tionen katalysieren können (Laccase Me-diator System, LMS). Als Mediatoren ge-eignete synthetische wie auch natürlichvorkommende Verbindungen sind be-kannt, stellen aber für eine technische

Verwendung einen beträchtlichen Kos-tenfaktor da.

Im Aufschlussverfahren von Lignozel-lulose (Organosolv) fallen ligninhaltigeProzessströme an, die als Mediatorquel-le in Frage kommen können. Hinweiseauf fördernde oder hemmend wirkendeMediatoren wurden gefunden. Einedeutliche Verbesserung der enzymati-

schen Hydrolyse von 13 % konnte beiEinsatz einer ligninhaltigen Fraktion alsMediator erreicht werden. Es wurde ge-zeigt, dass sich eine aktive Mediatorfrak-tion kostengünstig direkt aus dem Pro-zess innerhalb der Bioraffinerie selbstgewinnen lässt.

Die Verwendung von Laccase als Pro-zesshilfsmittel wurde als weitere Option

14 Lignocellulose-Bioraffinerie 1517ChemieIngenieurTechnik