Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Stoffliche Nutzung von Lignin : Nanoporöse Materialien

Anschrift
Technische Universität Hamburg - Verfahrenstechnik - Institut für Thermische Verfahrenstechnik
21073 Hamburg
Eißendorfer Str. 38
Kontakt
Prof. Dr. Irina Smirnova
Tel: +49 40 42878-3040
E-Mail: irina.smirnova@tuhh.de
FKZ
22018312
Anfang
01.09.2014
Ende
31.10.2017
Aufgabenbeschreibung
Lignin ist ein Nebenprodukt der Lignocellulose-Bioraffinerie. Ein Verfahren beruht auf der Verwendung nachhaltiger Reagenzien (Hochdruck-Heisswasserhydrolyse u. Enzymatische Hydrolyse). Für die gewonnene Feststoff-Ligninfraktion werden spezielle chemische Modifizierungen vorgeschlagen : Vernetzung, Gelbildung, nachfolgende überkrit.Trocknung (optional Pyrolyse). Es entstehen hochporöse, nanostrukturierte Materialien („Aerogele"). Diese können als Werkstoffe für die Bau- bzw Dämmstoffindustrie u. als Adsorber / Träger für Umwelt- (Gas und Partikel-Filter) und Elektrochemie- Produkte (Kondensatoren) verwendet werden. Die Materialeigenschaften werden durch die Ligningewinnung selbst sowie durch die Art der anschließenden chemischen Vernetzung gezielt gesteuert. Dieser Weg erfordert jedoch ein grundlegendes Verständnis der Eigenschaftsfunktionen der Ligninherstellung u. -verarbeitung: die Aufschlussparameter sollen derart optimiert werden, dass die bestmöglichen Qualitätsmerkmale der Aerogele gewährleistet sind,und gleichzeitig die gegebene Wertschöpfung des Bioraffinerie Prozesses weitestmöglich erhalten bleibt. 1. Herstellung von Lignin aus Biomasse (Heisswasser- und enzym. Hydrolyse). 2. Parametervariation zu Vernetzung und Aerogeltrocknung. 3. Bewertung der Aerogelqualtiät zur Wärmeleitfähigkeit, Anpassung der Parameter. 4. Parametervariation zur Lignin - und Aerogelpyrolyse. 5. Bewertung der Qualität als Adsorber, Anpassung Parameter. 6. Marktfähigkeit
Ergebnisdarstellung
Zwei unterschiedliche Bioraffinerieprozessen wurden hinsichtlich des ligninhaltigen Nebenstroms so optimiert, dass Lignine mit reproduzierbar hoher Qualität im Multikilogrammmaßstab hergestellt werden konnten. Ferner konnte gezeigt werden, dass diese hochwertigen Lignine geeignete Precursor für die Herstellung von hochwertigen biobasierten Aerogelen sind. Im Rahmen des Projektes wurden fünf unterschiedliche Herstellungswege für ligninhaltige nanoporöse Materialien untersucht. Einige dieser Wege führten zu porösen Hochleistungsmaterialien mit Dichten im Bereich von 50-200 kg/m 3 , spezifischen Oberflächen von bis zu 600 m 2 /g und Wärmeleitfähigkeiten von unter 25 mW/m·K. Somit weisen die ligninhaltigen Materialien bessere thermische Isolationseigenschaften als Luft auf. Diese Materialien weisen einen Ligningehalt von 50-70% auf und sind auf Grund der nachwachsenden Rohstoffquelle, den geringen Dichten sowie den guten Isolationseigenschaften sehr erfolgsversprechend für die Anwendung als nachhaltige Hochleitungsdämmmaterialien.

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