Lignin – eine nachhaltige Alternative zu fossilen Rohstoffen

Vom Ausgangsmaterial bis zum finalen Produkt

Dr. Moritz Leschinsky mit Muster zur Holznutzung aus Abfällen vom Sägewerk.
© Fraunhofer / Sven Doering / Agentur Focus
Dr. Moritz Leschinsky mit Muster zur Holznutzung aus Abfällen vom Sägewerk.

Um die gesamte Wertschöpfungskette der Entwicklung Lignin-basierter Produkte von der Extraktion über die Modifikation bis hin zur Analytik dieses Biopolymers abzudecken, bündelt die Fraunhofer-Gesellschaft institutsübergreifend das Know-how und die Expertise aller auf dem Gebiet forschenden Institute und bietet somit eine zentrale Anlaufstelle für Wirtschaft, Wissenschaft und Politik.
 

Lignin, eines der häufigsten Biopolymere in der Natur, ist die einzige regenerative und biogene Quelle für biobasierte Aromaten. Diese Aromaten sind ein wichtiger chemischer Baustein für Anwendungen im Bereich von Polymeren, Klebstoffen, Beschichtungen und Antioxidantien.

In der Papierindustrie fällt Lignin massenweise als Nebenprodukt an: Bei der Zellstoffgewinnung nach dem Kraft-Verfahren entstehen ca. 50 Millionen Tonnen Lignin-enthaltende Schwarzlauge. Die aufkonzentrierte Schwarzlauge wird derzeit zur Deckung des eigenen Energiebedarfs in den Zellstofffabriken verbrannt.  Die stoffliche Verwertung von Lignin bleibt jedoch bisher weit unter den theoretischen Möglichkeiten. Diese setzt eine geeignete Gewinnung und gegebenenfalls Modifizierung des Rohstoffes voraus, um beispielsweise in Polyurethan oder anderen Kunststoffen eingesetzt werden zu können. Durch die Verwendung von Lignin könnten somit große Mengen an petrochemischen Rohstoffen gespart und die Erschließung eines breiten Spektrums grüner Produktklassen ermöglicht werden.

Lignin als biobasierten Rohstoff erschließen - Bündelung der Fraunhofer-Expertise und Services

Sie sind als Start-up, KMU oder Großunternehmen auf der Suche nach biobasierten Lösungen? Wir stehen Ihnen als Partner mit unserem gebündelten Know-how zur Seite und unterstützen Sie bei Ihrem Vorhaben. Gemeinsam mit Ihnen treiben wir Ihre Forschung und Entwicklung voran, um so einen Vorsprung zu verschaffen.   

Die Geschäftsstelle des Fraunhofer Strategischen Forschungsfelds Bioökonomie ist die erste Anlaufstelle für Ihre Anfrage, um im Anschluss Kontakte zu geeigneten Fraunhofer-Expertinnen und −Experten zu vermitteln. Wir besprechen mit Ihnen Ihre Anliegen und finden die geeignete Form für eine Zusammenarbeit. Sprechen Sie uns gerne an.

Unser Leistungsspektrum

Wir vereinen unsere Expertise über die gesamte Lignin-Wertschöpfungskette.

Analytik

  • Löslichkeitstests
  • Zusammensetzung: Bestimmung von Reinheit und Nebenkomponenten
  • Funktionelle Gruppen (bspw. Hydroxylgruppen mittels 31P-NMR)
  • Bestimmung der Molmassen
  • Bestimmung der thermischen Eigenschaften (bspw. Glasübergangstemperatur)
  • Geruchscharakterisierung und Emissionsmessung
  • Mechanische, thermomechanische und Strukturcharakterisierung von ligninbasierten Produkten
  • Bestimmung morphologischer Eigenschaften von ligninbasierten Produkten (bspw. Partikelgröße)
  • Bewertung der Haftung in ligninbasierten Produkten
  • Bewertung der Bioabbaubarkeit von ligninbasierten Produkten

Ligninextraktion/-isolierung und -aufreinigung

  • Lösemittelbasierte Aufschlüsse bis in den Pilotmaßstab (Organosolv mittels bspw. Ethanol-Wasser)
  • Alkalische Aufschlussverfahren bis in den Pilotmaßstab

Lignocellulose-Bioraffinerien

  • Rohstoffbereitstellung
  • Skalierung von Extraktion, Modifizierung und Downstream-Processing (Separation und Produktaufreinigung)
  • Beratung und Vernetzung

Ligninfunktionalisierung und –modifikation

  • Elektrochemische Depolymerisation
  • Elektrochemische Ligninaufhellung
  • Funktionalisierung von Lignin(-abbauprodukten) und deren Aromaten mittels Enzymen und Ganzzellkatalysatoren
  • Einführung funktioneller Gruppen zur Nutzung als Flammschutzadditiv
  •  Basenkatalysierte Depolymerisation zu Oligomeren und Monomeren (Aromaten, Phenole)

Materialentwicklung mit Lignin

  • Synthese von Ligninnanopartikeln und –kapseln im Batch und kontinuierlichem Verfahren
  • Entwicklung thermoplastischer Ligninderivate
  • Ligninbasierte Duromere und Komposite
  • Ligningebundene Dämmstoffplatten aus nachwachsenden Rohstoffen
  • Herstellung aromatischer Synthesebausteine aus verschiedenen Lignintypen
  • Lignin als Präkursormaterial für Carbonfasern

Thermoplastische Verarbeitung von Lignin mit bio- und petrobasierten Matrixmaterialien

  • Compoundieren und Additivieren
  • Blasfolien- und Flachfolienherstellung
  •  3D-Druck, inkl. 3D-Druck-Filamentherstellung
  • Thermoformen
  • Spinntechnologien zur Faserherstellung
  • Spritzguss
  • Optimierung von Verarbeitungseigenschaften und -verfahren

 

»ALIGN« – Biobasierte Aromaten mit neuen Funktionalitäten aus Lignin

Untersuchung und Skalierung von Verfahren zur Extraktion und Depolymerisation von Lignin

 

 

»OrganoPOR« – Selbstragende und flammgeschützte Wärmedämmsysteme aus Naturstoffen

Innovative Wärmedämmung aus preiswerten Rest- und Abfallstoffen der Land- und Forstwirtschaft

 

 

»LIGNOBITUMEN« – Lignin als umweltfreundliche Alternative für den Asphaltbau

 

Teilsubstitution fossiler Bitumenbindemittel durch günstige nachwachsende Rohstoffe

 

»LigOdor« - Geruchsreduzierung bei thermoplastischen Ligninblends

Entwicklung ligninbasierter Polymerblends für die Außen- und Innenraumanwendung