Lignin wird in die Zellwände von Pflanzen eingelagert (hier in einer Kanadischen Eibe). Das Polymer bildet mit anderen Stoffen eine Matrix und sorgt für Stabilität und Schutz.
Foto: PhotoResearchers / picturedesk.com

Es sind riesige Mengen, die bei der Verarbeitung von Holz zu Papier als Abfallprodukt entstehen: Etwa 50 Millionen Tonnen Lignin fallen an und werden großteils verbrannt. Ein Forschungsteam der Universität Graz hat nun jedoch eine Methode entwickelt, die die Herstellung von chemischen Bausteinen für Kunststoffe mithilfe von Lignin ermöglicht. Die Polymere könnten im Autobau eingesetzt werden, teilte die steirische Universität am Mittwoch mit.

Die Papierindustrie spaltet Holz in seine Bestandteile und produziert daraus Zellstoff, Papier und Karton. Der Stoff Lignin, der aus der pflanzlichen Zellwand stammt und die Zellen verholzen lässt, wird dabei jedoch nicht verwertet. Zur Schonung von Umwelt und Ressourcen rückt dieser bisher meist energetisch genutzte Bestandteil nunmehr ins Rampenlicht der Forschung: Ligninbasierte Materialien sollen Bestandteile aus fossilen Rohstoffen wie etwa Erdöl ersetzen und der Produktionsreststoff Lignin soll möglichst sinnvoll weiterverwendet werden.

Widerstandsfähige Kunststoffe

"Es ist uns gelungen, aus Ligninmischungen ein spezielles hochwertiges Diamin zu gewinnen, eine Stickstoffverbindung, die in der Industrie eine wichtige Rolle spielt", berichtet Katalin Barta, Chemikerin an der Universität Graz. Die Forscherin hat mit ihrem Team das entsprechende Molekül über eine Reihe von katalytischen Prozessen erhalten und dann eine vielversprechende Polymerklasse herstellen können.

"Deren Eigenschaften deuten darauf hin, dass sie als widerstandsfähige Kunststoffe dienen könnten, mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, wie zum Beispiel für Karosserieteile", sagt die Chemikerin. Publiziert wurden die Forschungsergebnisse im Fachjournal "Chem Catalysis".

Grüne Holzspaltung

Die Methode sei sehr effizient, gewährleiste eine einfache Produktion und lasse sich eventuell auch im industriellen Maßstab anwenden, hofft die Chemikerin, die vor rund einem Jahr von der niederländischen Universität Groningen mit einem der renommierten ERC Starting Grants in Höhe von 1,5 Millionen Euro nach Graz gewechselt ist. Ein besonderer Fokus der Forschung der gebürtigen Slowakin liegt auf der Katalyse von Biomasse. Ihr Ziel ist es, für weniger Nebenprodukte sorgen, Reaktionsprozesse effizienter zu gestalten und somit schließlich auch den Einsatz fossiler Substanzen zu reduzieren.

Eine von ihrem Team entwickelte "grüne" Methode zur Aufspaltung von Holz in Zellulose und Lignin wurde bereits im September im Fachjournal "Nature Communications" veröffentlicht. Statt organischer Lösungsmittel, die CO2-intensiv und toxisch sind, hat die Chemikerin einen Weg gefunden, wiederverwendbare alternative Lösungsmittel aus erneuerbaren Ressourcen einzusetzen. (APA, red, 25.11.2021)