Ligninist der „Klebstoff“, der Zellulosefasern im Holz miteinander verbindet. Sein Name kommt vom lateinischen lignum, was „Holz“ bedeutet. Lignin macht je nach Holzart etwa 25 bis 35 % des Trockengewichts von Holz aus und ist nach Zellulose selbst das zweithäufigste organische Polymer auf dem Planeten.
Natürlich sind Zellstoff- und Papierherstellungsunternehmen mit Lignin bestens vertraut, einem komplexen vernetzten Phenolpolymer, das während des Zellstoffherstellungsprozesses aus dem Holz entfernt werden muss, während intakte Zellulosefasern für die Papierherstellung erhalten bleiben. Bis heute wird fast das gesamte im Zellstoffprozess abgetrennte Lignin als nichtfossiler Brennstoff zur Verbrennung in Alkaliöfen verwendet, und der erzeugte Dampf und Strom wird für Prozesssysteme in Anlagen und lokale Gemeinden genutzt. Wissenschaftler waren jedoch daran interessiert, Lignin stärker zu nutzen, um kostengünstigere Anwendungen zu finden.
Basierend auf mehreren Treibern, die fast gleichzeitig auftauchen, nimmt die Suche nach einer umfassenderen kommerziellen Nutzung von Lignin rapide zu. Der vielleicht größte Treiber ist die wachsende Ablehnung traditioneller Kunststoffmaterialien durch Verbraucher und Behörden. Oder dies ist auf mehrere negative Eigenschaften von aus Erdöl gewonnenen Kunststoffen zurückzuführen, darunter ihre Abhängigkeit von schwindenden Ölreserven, einen großen CO2-Fußabdruck und mangelnde biologische Abbaubarkeit.
Lignin ist ein komplexes, aus Pflanzen gewonnenes Polymer, das in den Zellwänden fast aller Landpflanzen vorkommt. Lignin, das 20 bis 30 % der Bäume ausmacht, ist ein natürlicher und viskoser Klebstoff. Es kann Zellulose mit Hemizellulose kombinieren, was dem Holz Steifheit und Fäulnisbeständigkeit verleiht. Dies ist nach Zellulose die größte erneuerbare Kohlenstoffquelle.
Lignin wird häufig in der Automobil-, Bau-, Beschichtungs-, Kunststoff-, Pharma- und anderen Industrie eingesetzt. Raffiniertes Lignin kann fossile Phenole in Sperrholz, orientierten Spanplatten (OSB), Furnierschichtholz (LVL), laminiertem Papier und Isoliermaterialien ersetzen. Weitere potenzielle zukünftige Verwendungszwecke sind Kohlenstofffasern und Kohlenstoff zur Energiespeicherung.
Mit der Vertiefung des menschlichen Verständnisses der Umweltverschmutzung und der Ressourcenkrise wird den erneuerbaren und abbaubaren Eigenschaften natürlicher Polymere immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Um einen erneuerbaren Kohlenstoffkreislauf zu schaffen, gilt Lignozellulose als wichtiger Bestandteil von Pflanzen als Ersatz für fossile Brennstoffe.
Lignozellulose kommt häufig in Gras, Holz, Stroh und daraus erzeugten festen Abfällen vor, die hauptsächlich aus Zellulose, Hemizellulose und Lignin bestehen. Davon machen die ersten beiden 50-70 % aus und die Struktur ist relativ einfach. Glukose und Xylose können durch Zersetzung von Zellulose und Hemizellulose gewonnen werden, die dann durch biologische Fermentation oder chemische Katalyse in Kraftstoff-Ethanol, Benzin, Diol usw. umgewandelt werden können. Die restlichen 15-30 % sind Lignin mit komplexer Struktur. Es handelt sich um ein natürliches Polymer, das aus drei Monomeren polymerisiert ist, die neun Kohlenstoffatome enthalten und sich sehr gut als Ersatz für Benzin eignen; Gleichzeitig können sie aufgrund ihrer aromatischen Struktur auch als Ersatz für Phenol zur Herstellung chemischer Massenprodukte wie Phenolharz verwendet werden.
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