Neues Holzauflösungsverfahren für die Papierindustrie, Biokraftstoffe, Textilien und Bekleidung ...

Eine amerikanisch-britische Zusammenarbeit zwischen zwei Wissenschaftlern der Chemieabteilung der Queen's University in Belfast und Forschern der University of Alabama (USA) hat es ermöglicht, ein neues ökologisches Verfahren zum Auflösen von Nadelholz zu entwickeln Harthölzer wie südliche gelbe Kiefer und rote Eiche erleichtern die Umwandlung in Biokraftstoffe, Textilien, Kleidung und Papier.

Heutzutage verwenden die meisten Hersteller das Kraft-Verfahren [1], um Holz aufzulösen. In der Papierindustrie macht dieses Verfahren etwa 80% der weltweiten Zellstoffproduktion aus. Im Gegensatz zum hochverschmutzenden Kraft-Verfahren ist die an der Queen's University in Belfast entwickelte Technik wenig toxisch und biologisch abbaubar. Dies besteht darin, Holzspäne vollständig in einer flüssigen ionischen Lösung, [C2mim] OAc (Ethyl-3-methylimidazoliumacetat), aufzulösen. Die vollständige Auflösung des Holzes wird durch Erhitzen des Produkts erreicht, das aus der Auflösung in einem Ölbad resultiert. Es ist auch möglich, diese Auflösung durch Mikrowellenpulsationen oder durch Ultraschallbestrahlung zu beschleunigen. Das Forscherteam zeigte auch, dass [C2mim] OAc ein besseres Lösungsmittel für Holz ist als [C4mim] Cl (1-Butyl-3-methylimidazoliumchlorid). Zusätzlich drei Variablen, nämlich die Holzart, die Ausgangsmasse der zu lösenden Probe oder die Größe der Holzpartikel; beeinflussen sowohl die Auflösung als auch die Auflösungsraten. Zum Beispiel löst sich rotes Eichenholz viel besser und schneller auf als Sumpfkiefer.

Dr. Héctor Rodriguez: „Diese Entdeckung ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung des Konzepts der Bioraffinerie, bei der Biomasse in eine Vielzahl von Chemikalien umgewandelt wird. Dies könnte zu einer wirklich nachhaltigen chemischen Industrie führen, die auf erneuerbaren Bioressourcen basiert. “

Um die Technik zu verbessern, erwägen Wissenschaftler, der ionischen Flüssigkeit umweltfreundliche Additive zuzusetzen oder Katalysatoren zu verwenden. Die Forscher hoffen, schließlich auch unter flexibleren Temperatur- und Druckbedingungen eine bessere Auflösung zu erreichen und eine vollständige Trennung der verschiedenen im Holz enthaltenen Elemente (Cellulose, Lignin) in einem einzigen Schritt zu erreichen . Die beiden Teams möchten den Prozess auch auf organische Materialien ausdehnen, die reich an ätherischen Ölen sind und dann in Prozessen wie der Herstellung von Parfums verwendet werden können.

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[1] Der Kraftprozess

Es ist die am weitesten verbreitete Produktionsmethode unter den Verfahren zur Herstellung von Zellstoff. Während dieses Prozesses wird das in Stücke oder Späne geschnittene Holz in Natronlauge gekocht, um so viel Lignin wie möglich zu entfernen, während die Zellulose erhalten bleibt. Bei diesem Verfahren sind die aktiven Kochchemikalien (Weißlauge) Natriumhydroxid (NaOH) und Natriumsulfid (Na2S).

Der am Ende dieses Prozesses erhaltene Zellstoff ermöglicht es, aufgrund der nach dem Kochen verbleibenden Ligninreste Karton mit dunkler Farbe zu erhalten. Um ein mehr oder weniger weißes Papier zu erhalten, können verschiedene Arten von Bleichmitteln verwendet werden: Chlor, Chlordioxid (oder Chlordioxid), Sauerstoff, Ozon oder Wasserstoffperoxid. Die besten Ergebnisse während der Bleichphasen werden jedoch mit Chlor erzielt, das das gesamte noch vorhandene Lignin löst, ohne die Cellulose zu beschädigen, die vollständig weiß wird und mehrere Jahre weiß bleibt.

Aufgrund der chemischen Natur dieses Prozesses setzt die Zellstoff- und Papierindustrie eine große Menge an Schadstoffen frei, die in einem großen Abwasservolumen verdünnt sind. Diese Abwässer können beispielsweise Organochlorverbindungen wie chlorierte Dioxine und Furane, Spuren von PCB, Phenolverbindungen usw. enthalten.

Quelle: BE UK