Schlussbericht des Teilvorhabens 1 im Verbundprojekt "B-CooL - Barrier-coatings based on lignin"

Abstract

Projektbeschreibung: Ziel dieses Verbundprojektes ist es, innovative, biobasierte Beschichtungen aus Lignin für flexible und papierbasierte Verpackungen zu entwickeln, die eine nachhaltige Alternative zu konventionellen Beschichtungen/Verpackungen bieten, die überwiegend auf Rohstoffen aus fossilen Quellen basieren oder auf energieintensiven Produktionsmethoden beruhen. Aufgrund der Expertise des Projektkonsortiums liegt der Schwerpunkt auf Anwendungen für Lebensmittelverpackungen, z.B. für Schokoladen und Müsliriegel, Pudding, Reis, Tierfutter, Banderolen oder Deckel für Joghurtbecher. Darüber hinaus könnten die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse auch dazu dienen, innovative Beschichtungen für andere Anwendungsbereiche, z.B. Holzwerkstoffe, zu entwickeln. Neben der chemisch-technischen Entwicklung will das Konsortium auch die ökonomischen und ökologischen Vorteile dieser neuen Beschichtungen bewerten und identifizieren. Das Projekt gliedert sich in die drei Teilvorhaben (TV): TV1 - Ligningewinnung und -funktionalisierung (Leitung: SunCoal Industries GmbH), TV2 - Papierfunktionalisierung (Leitung: TU Darmstadt) und TV3 - Anwendungsentwicklung (Leitung: Koehler Innovation & Technology GmbH). Im Rahmen von Teilvorhaben 1 wird Lignin aus Schwarzlauge extrahiert und modifiziert, um den Grundstoff für die Papieranwendung zu erzeugen. Projektergebnisse: Im Teilvorhaben 1 (TV1) wurde die Ligningewinnung im Labormaßstab durch gezielte Abtrennung von Lignin aus Schwarzlauge untersucht. Lignin konnte mit hoher Reinheit isoliert werden. Des Weiteren wurde eine vergleichende Gegenüberstellung von Schwarzlaugen aus Kraft-Zellstoffwerken erstellt und bewertet. Die Einsatzstoffe, Zwischen- und Endprodukte wurden charakterisiert und relevante zu beobachtende Prozessgrößen ermittelt. Auch die Überführung in den Pilotmaßstab wurde erfolgreich durchgeführt und Lignin mit vergleichbarer Qualität zum Labormaßstab gewonnen. Damit konnte eine Datenbasis für zu wählende Prozessparameter mit Bezug zu möglichen Produktanforderungen an das bereitzustellende Lignin geschaffen werden. Im Zuge der Ligninfunktionalisierung wurden zahlreiche Methoden zur Modifikation von Lignin im Labormaßstab erprobt, bewertet und mit Zielparametern aus den nachfolgenden, anwendungsbezogenen Teilvorhaben (TV2 und TV3) abgeglichen. Von den erhaltenen Zwischen- und Endprodukten als auch prozessbegleitend wurden Analysen intern, bei externen Partnern und in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner der TU Darmstadt durchgeführt. Die Skalierung der Ligninfunktionaliserung wurde hinsichtlich groß-technischer Realisierbarkeit bewertet.