Phenowood – Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von phenolischen Verbindungen aus Holz

Aus Holz können durch die Depolymerisation von Lignin biobasierte phenolische Verbindung zugänglich gemacht werden. Durch die Spaltung des phenolischen Makromoleküls Lignin lassen sich Gemische aromatischer Synthesebausteine erhalten, die als direkter Rohstoff, z. B. für Phenol- Formaldehydharze, Polyurethane oder in Epoxiden eingesetzt werden können oder sich nach weiterer Auftrennung und Defunktionalisierung zu den klassischen Aromaten Benzol, Toluol, Xylol oder Phenol konvertieren lassen. Hierfür eignen sich unterschiedliche Verfahren wie Hydrolyse, oxidative und reduktive Spaltungen oder enzymatische Umsetzungen.

Der Prozess der basenkatalytischen Depolymerisation (engl. base‑catalyzed depolymerization, BCD) von Lignin führt zur Hydrolyse der Ether‑Bindungen im Ligninmakromolekül und dadurch zur Bildung von monomeren, dimeren und oligomeren alkylfunktionalisierten aromatischen Verbindungen. In wässrigen oder alkoholischen Systemen wird der BCD‑Prozess bei Temperaturen von bis zu 350 °C und bei 250 bar durchgeführt. Am Fraunhofer CBP wurde die Skalierung dieses Verfahrens in den Pilotmaßstab erfolgreich durchgeführt. In einer mehrstufigen Prozessauslegung wurde das kontinuierliche Verfahren der chemischen Spaltung von Lignin und die anschließende Abtrennung und Aufreinigung der Aromatenfraktionen untersucht und optimiert. Mit einer Kapazität von bis zu 20 kg / h wird die alkalische Lösung prozessiert und anschließend kontinuierlich durch mechanische und thermische Trennverfahren aufgearbeitet.

Das Projekt »Phenowood« umfasst die weiterführende wissenschaftliche Untersuchung der katalytischen Spaltung von Lignin, um ein tieferes Verständnis für den Reaktionsmechanismus während des Prozesses zu erlangen und so die Produktspezifikationen der Phenolderivaten definieren und die Skalierung abbilden zu können. Darüber hinaus sollen Entwicklung und Optimierungen von Aufarbeitungs- und Aufreinigungsmethoden zur selektiven Abtrennung der Wertprodukte durchgeführt werden. Mit dem Ziel den Technologiereifegrad des BCD‑Verfahrens zu erhöhen und somit ein industrierelevantes Gesamtverfahren zu etablieren, müssen die Untersuchungen hinsichtlich eines material- und energieeffizientes Prozessdesign ausgelegt sowie die Bewertung und Umsetzung der technischen Machbarkeit einzelner Prozessschritte herausgestellt werden.