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Kunststoff aus Holz

Pilotbioraffinerie: Zucker und Lignin für Kunststoffe und Schäume
Kunststoff aus Holz

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In Leuna erzeugt ein Pilotbioraffinerie aus Laubholz C5– und C6-Zucker sowie Lignin, welches zur Herstellung von Polymeren für Harze, Polyurethane und PU-Schäume genutzt werden kann. Das Verfahren soll wettbewerbsfähig werden können.

In den vergangenen vier Jahren wurde am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) in Leuna eine Pilotbioraffinerie zum Aufschluss von Laubholz aufgebaut und die Verwertbarkeit der erzeugten Zwischenprodukte C5– und C6-Zucker sowie des Lignins untersucht. In der Bioraffinerie am CBP können wöchentlich 620 kg atro (absolut trockene) Holzhackschnitzel aus Buchenindustrieholz mit Hilfe des sogenannten Organosolv-Verfahrens aufgeschlossen werden. Dabei gewinnen die Wissenschaftler alle drei Holzkomponenten Lignin, Cellulose und Hemicellulosen getrennt und verarbeiten sie weiter.

Lignin fällt über den Organosolv-Aufschluss besonders einheitlich, rein und mit relativ geringer Molekülgröße an und bietet sich deshalb als Grundstoff für die chemische Industrie an. Im Projekt stellten die Wissenschaftler Phenolharze, Polyurethane, PU-Schäume sowie Additive für Thermoplaste mit Ligninanteil her.
Die Hemicellulosen und Cellulosen konnten zu Glukose umgewandelt werden, die als Ersatz für konventionelle Glukose als Fermentationsrohstoff nutzbar ist. Für die Verwendung der zusätzlich anfallenden C5-Zuckerfraktion müssen noch Verfahren entwickelt werden, um die Stoffströme vollständig zu schließen, den Bioraffineriegedanken in Gänze zu verwirklichen und die Wirtschaftlichkeit des Gesamtkonzeptes zu verbessern. Für letztere spielt außerdem die hohe Wertschöpfung bei der Verwertung des Lignins eine entscheidende Rolle.
Hochrechnungen ergaben, dass mit geschätzten Herstellkosten von knapp 250 Euro pro Tonne für den Aufschluss ohne und etwa 160 Euro pro Tonne für den Aufschluss mit Schwefelsäure großtechnisch erzeugtes Lignin durchaus wettbewerbsfähig wäre – die Kosten liegen deutlich unterhalb des Weltmarktpreises des fossilen Referenzproduktes Phenol. Voraussetzung ist, dass auch die C5-Zucker verwertet werden können.
Positive Ergebnisse erbrachte schließlich auch die Analyse der ökologischen Kriterien, die sich auf die Wertschöpfungskette einer großtechnischen Lignocellulose-Bioraffinerie von der Holzproduktion bis zu den Produkten bezog. In den als besonders wichtig eingeschätzten Kategorien Klimawandel, Versauerung, Eutrophierung und dem kumulierten fossilen Energieaufwand konnten hier etwa 50 bis 80 % an Emissionen gegenüber den Referenzprozessen eingespart werden.
Weitere Informationen: www.fnr.de/projekte-foerderung/
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