Chemische Verfahren

Um Bioraffinerien nachhaltig und wirtschaftlich betreiben zu können, ist die Umwandlung von Lignin in hochwertige Produkte unerlässlich.

Grundbausteine des Lignins bilden substituierte Phenole, vor allem Guaiacol, Syringol und p-Hydroxyphenol, deren Anteil je nach Holzart variiert. Wir untersuchen und skalieren verschiedene Verfahren zur Modifikation und Depolymerisation von Lignin, welche die Struktur und Funktionalität von Lignin erhalten oder steigern.

Lignin – Nachhaltige Quelle für neue Werkstoffe oder aromatische Chemikalien

So werden neue, bisher nicht zugängliche aromatische Strukturen mit neuen Funktionalitäten und damit einem neuen Leistungsspektrum identifiziert, die in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt werden können: von der Herstellung von Fasern und faserverstärkten Kunststoffen, über den Einsatz als Epoxid-/Phenolharze oder Holzschutzlasur bis zu Polyurethan-Hartschäumen.  

• Lignine
  • Organosolv-Lignin
  • Lignoboost-Kraft-Lignin
  • Lignosulfonat
• Oligomere aus der basenkatalytischen Depolymerisation von Lignin
  • Oligomere aus Lignoboost-Kraft-Lignin
  • Oligomere aus Lignosulfonat
  • Oligomere aus Organosolv-Lignin
    
• Monomerhaltige Öle aus Lignin
• Modifikation von Lignin und Lignin-Oligomeren
  • Acrylierung von Lignin zu reaktiven Ligninderivaten
    
  • Oxidative Depolymerisation zu carboxyreichen Oligomeren
  • Gewinnung von unpolaren Spaltprodukten

Bei der Spaltung von Lignin können wir die Molmasse sowie die Funktionalität der erhaltenen Oligomere und Ölfraktionen je nach Anwendungsanforderung einstellen. Unternehmen stellen wir je nach gewünschter Spezifikation Oligomere und Ölproben in Mustermengen zur Verfügung und unterstützen auch bei anwendungstechnischen Untersuchungen.

Heimische pflanzliche Öle stellen eine alternative Rohstoffquelle zu fossilen Ressourcen dar. Wir entwickeln und optimieren Verfahren zur Aufbereitung der Öle, Gewinnung von Synthesebausteinen und deren Weiterarbeitung beispielsweise zu Epoxidharzen, Hydrophobierungsmitteln, Aminen oder Schmierstoffen.

Biogene Epoxidharzsysteme

Bisher basieren Klebstoffe, die aus einer Harz- und einer Härterkomponente bestehen wie duroplastische Epoxidharze, auf Erdölbasis. Eine Alternative für die Harzkomponente sind Pflanzenölepoxide, beispielsweise aus Lein- oder Drachenkopföl. Durch Verwendung biobasierter Säuren als Härterkomponente konnten wir ein Epoxidharz mit einem biogenen Anteil von 85 Prozent und einer Aushärtezeit unter 5 Minuten bei Raumtemperatur erhalten.

Power‑to‑X‑Vorhaben rücken im Zuge der Energiewende immer mehr in den Fokus der Forschung, da Überschussstrom aus der regenerativen Energieerzeugung auch für die elektrochemische Herstellung von Grundchemikalien eingesetzt werden kann. Die Nutzung erneuerbarer Energien ist damit nicht mehr nur auf den Stromsektor beschränkt, sondern weitet sich zunehmend auch auf den Chemiesektor aus. Auf diese Weise können bisher chemisch aus Erdöl und Erdgas gewonnene Moleküle durch chemisch gleiche Moleküle substituiert werden, die aus CO₂, Wasser und erneuerbarer Energie gewonnen werden.

Ein aktueller Schwerpunkt ist die Nutzung von »grünem« Wasserstoff in nachhaltigen Syntheseprozessen, z. B. zur chemokatalytischen Konversion von CO₂ in Plattformchemikalien und Brenn- oder Kraftstoffe.

Synthese von grünem Methanol im Kundenauftrag

Im Projekt SynLink wurde am Fraunhofer CBP ein Prozess zur Herstellung von Methanol als Kraftstoff aus elektrolytisch erzeugtem CO₂‑reichem Synthesegas entwickelt und pilotiert. Damit hat das Fraunhofer CBP die Kompetenzen, Methanolsynthesen für interessierte Unternehmen und Organisationen im Labor- als auch im Pilotmaßstab durchzuführen.