LignoWert - Produktion von biobasierten Resolen aus strukturdefinierten Lignin-Oligomeren

Ausgangssituation

Phenol aus der Erdölfraktionierung ist eine Basischemikalie für die Herstellung von phenolischen Harzen. Phenol wird dabei mit Aldehyden unter alkalischen oder sauren Bedingungen umgesetzt. Das dreidimensionale Netzwerk des gehärteten Polymers ist verantwortlich für die hohe chemische und thermische Beständigkeit und die guten mechanischen Eigenschaften (Abb.1).

Aus diesem Grund werden die duroplastischen Polymere als Bindemittel in zahlreichen Anwendungen im Bauwesen, in der Isolierung oder in der Industrie eingesetzt. Phenole finden sich in Schleifmitteln, Reibung und anderen technischen Anwendungen wie Schäumen oder Hochtemperaturanwendungen neben einigen Holzverbundwerkstoffen oder Isolierprodukten.

Es besteht in der Harzindustrie ein hohes Interesse dieses petrochemisch hergestellte Phenol durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Dabei bieten sich Lignin-Strukturen an, die grundsätzlich als Nebenströme in heutigen Anlagen der Zellstoffproduktion zur Verfügung stehen. Bisher kann aber lediglich ein Anteil von 30% Lignin zum Phenol zudosiert werden (sog. Drop-In Prozessführung). Um jedoch das gesamte petrochemische Phenol zu ersetzen sind völlig neue Wege zur Bereitstellung definierter Strukturen aus dem inhomogenen Rohstoff Lignin notwendig.

Ziele/Herausforderung (geplante) Ergebnisse/Nutzen

Im Projekt LignoWert wird entlang der Wertschöpfungskette die Bereitstellung des Lignins (Pilotanlage TU Wien), die Oligomerisierung des Lignins mittels Radikalfängern (Wood K plus) und die finale Harzherstellung (Wood K plus und Prefere Resins ) durch Kombination der Einzelprozess-Schritte entwickelt.

Schlüssel ist dabei die Nutzung des Organosolv-Mediums sowohl für die Lignin-Bereitstellung als auch für die Oligomerherstellung. Durch den Einsatz dieser völlig neuartigen Methode können unter moderaten Temperaturen und kurzen Reaktionszeiten unter Vermeidung von in derzeitigen Prozessen auftretenden Nebenprodukten, wie Koks und Abbauprodukten oligomere Lignin-Strukturen mit einer hohen Atomökonomie hergestellt werden.

Die Oligomere fungieren als Phenol-Bausteine und als oligomeres Rückgrat für die Harzherstellung um gleichzeitig weniger Vernetzer (Aldehyde) einzusetzen. Final werden die experimentellen Erfahrungen in der Wertschöpfungskette durch zusätzliche Testung des Lignosulfonates der Lenzing AG erweitert (Abb.2).

Es erfolgt ein Upscaling des Prozesses in der Industrie und die Überprüfung der hergestellten biobasierten Produktchargen in Industrieanalysen. Damit wird ein Beitrag geleistet die hohen Qualitätsanforderungen an biobasierte Produkte im Rahmen der Bioökonomie zu entwickeln.

Eckdaten

• Förderprogramm: Produktion der Zukunft
• Projektlaufzeit: 1. April 2020 - 31. März 2023

Das Projekt wurde beim Stakeholderdialog Biobased Industry „Bioraffinerien und Kreislaufwirtschaft" am 14. Dezember 2020 präsentiert. Vortragsunterlagen und Videoaufzeichnung sind online.

Projektleitung

Wood K plus - Kompetenzzentrum Holz GmbH, Prof. Dr. Birgit Kamm

ProjektpartnerInnen

• Kompetenzzentrum Holz GmbH (Wood K plus)
• Prefere Resins Germany
• TU Wien
• Lenzing AG