Kontinuierliche selektive oxidative Depolymerisierung von Lignin zu wertvollen Monoaromaten mittels Polyoxometallat-basierten Katalysatoren und just-in-time Produktentnahme (POMLig)

Abstract

Die Umsetzbarkeit von diversen Ligninen mittels oxidativer Depolymerisation wurde eingehend untersucht. Dabei kamen Lignine von unterschiedlichen Prozesstypen zum Einsatz (bspw. Kraft, Lignosulfonat, Organosolv, Hydrolyse und weitere experimentelle). Auch der Einfluss der Biomasse wurde hiermit aufgezeigt, indem verschiedene Hart- und Weichhölzer, sowie Gräser und Ähnliches getestet wurden. Vor Allem Organosolv-Lignine zeigten hervorragende Ausbeuten – Harthölzer nochmals bessere als Weichhölzer. Gräser zeigten durchschnittlich eine schlechte Umsetzbarkeit. Es wurde ein innovatives Katalysator-Lösungsmittel-System (HPMo-Ni3 in MeOH/H2O (8:2 v/v)) gefunden, welches die Ausbeute im Vergleich zum Referenzsystem beinahe verdreifacht. Letztlich konnte eine Ausbeute der Monoaromaten von 11 wt.-% und der aliphatischen Methylester (Abbauprodukte) von 12 wt.-% erreicht werden. Der kontinuierliche Betrieb war aufgrund von Präzipitation in Leitungen oder an Pumpenansaugfiltern leider nur bedingt möglich. Zum Abschluss wurde ein Life-Cycle-Assessment und eine Techno-Economic-Analysis durchgeführt, welches für etwaige Anschlussprojekte erste Anhaltspunkte für ein Scale-Up ermöglicht.