Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBFunktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine für die Herstellung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden
Das Ziel des Projektes Lignoplast, unter der Leitung des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP), ist die Entwicklung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden auf Basis von chemisch und enzymatisch modifizierten Ligninen.
Der Großteil des Lignins, welches die größte natürliche Aromatenquelle und ca. 30 Prozent der Lignocellulose-Biomasse darstellt, wird energetisch genutzt, was die geringste Wertschöpfung darstellt. Bislang wird der Rohstoff Lignin nur in Nischenprodukten begrenzt stofflich genutzt (z. B. als Betonadditiv). Durch die selektive Depolymerisation des makromolekularen Lignins und einer gezielten Modifikation bzw. Funktionalisierung lässt sich ein breites Spektrum an »grünen« Produktklassen erschließen. So ist neben einer direkten Substitution von Phenol auch eine Nutzung in höherpreisigen Anwendungen realisierbar.
Der Fokus dieses Vorhabens liegt auf der Entwicklung innovativer Verfahren zur Herstellung aromatischer Synthesebausteinen aus verschiedenen Lignintypen. Als Rohstoffe werden einerseits unterschiedliche technische Lignine aus der Zellstoffproduktion, wie z.B. Kraft-Lignin und andererseits Lignine aus »Bioraffinerie-Verfahren« wie Organosolv-Lignin und Hydrolyse-Lignine eingesetzt. Die Synthesebausteine werden durch den Abbau der makromolekularen Struktur der Lignine und der anschließenden gezielten chemischen und enzymatischen Funktionalisierung erhalten. Die Struktur der Synthesebausteine wird so auf die Anforderungen der adressierten Produkte angepasst. Ein weiteren Schwerpunkt bildet die Formulierung dieser neuen Klebstoffe, Lacke, Polyurethane und Epoxide und deren Einsatz in Werkstoffen und Bauteilen. Diese Erzeugnisse werden anwendungstechnisch charakterisiert und mit konventionellen Systemen verglichen.
Die Gruppe Industrielle Biotechnologie des Fraunhofer IGB beschäftigt sich innerhalb dieses Projektes mit der Funktionalisierung von Lignin-Bruchstücken mittels oxidativen Enzymen wie Laccasen und Peroxidasen. Des Weiteren werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP der Universität Stuttgart Arbeiten zur Erschließung neuer bakterieller Enzyme zur gezielten Modifikation von Ligninderivaten durchgeführt.
