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Hintergrund
Biomasse hat das Potenzial, Erdöl in absehbarer Zeit als Ausgangssubstanz für die Herstellung chemischer Produkte zu ersetzen. Die Grundbausteine der Biomasse sind organische Kohlenstoffverbindungen, darunter auch sogenannte aromatische Kohlenwasserstoffe. Diese sind im Lignin – der "Kittsubstanz" der Pflanzen – in verschiedenen Varianten zu einem grossen Molekül (Makromolekül) vernetzt. Um die aromatischen Kohlenstoffverbindungen im Lignin als Chemikalien nutzen zu können, müssen sie in die einzelnen Moleküle gespalten werden. Ohne zu verstehen, wie Lignin aufgebaut ist und wie es unter chemischen "Belastungen" reagiert, erhält man neben vielen ähnlichen nur kleine Mengen der erwünschten Substan-zen.
Ziel
Das Makromolekül Lignin ist je nach Pflanze unterschiedlich aufgebaut. Auch die Art, wie das Lignin aus der Pflanze herausgelöst wird, verändert jeweils das Lignin in seiner Struktur. In diesem Projekt lösen die Forschenden Lignine aus Buche, Fichte, Pappel und Kiefer mit bekannten chemischen Methoden heraus und analysieren deren Zusammensetzung, Struktur und chemische Eigenschaften. Neben den Standardanalysen kommt insbesondere die sogenannte Elektronenspinresonanz-Spektroskopie zur Anwendung, um Art und Konzentrati-on der freien Radikale zu bestimmen. Durch Verändern des Lösungsmittels und anderer Parameter wie pH, Temperatur und der Zugabe von Katalysatoren, bestimmen die Forschenden, wie sich Art und Konzentration der freien Radikale verändern. Die neuen Erkenntnisse dienen schliesslich dazu, um aus dem Lignin durch thermochemische Spaltung (z. B. durch katalytische Flash-Pyrolyse) wirtschaftlich verwertbare Phenole herzustellen.
Bedeutung
Die Forschungsarbeiten können neue, grundlegende Erkenntnisse über die Reaktivität von Lignin liefern, die es in Zukunft ermöglichen könnten, Lignin zu zerlegen und auf dieser Basis fortan "grüne" Chemikalien wirtschaftlich zu produzieren.