ENGINEERINGNET.BE - Houtachtige biomassa en tarwestro zijn bronnen van het natuurlijke polymeer lignine.
Jaarlijks wordt op commerciële schaal ruim 50 megaton lignine geproduceerd. Het grootste deel hiervan wordt verbrand om energie te produceren, maar het is ook bruikbaar om er chemicaliën van te maken voor de productie van harsen, schuim en biobrandstoffen.
Onderzoeker Mark Vis van TU Eindhoven: “In elk monster lignine kunnen een miljoen soorten lignine zitten. Het isoleren van de juiste soort lignine om de chemische stof te maken is lastig. Lignine heeft namelijk geen eenduidige chemische structuur.”
Solventfractionering kan helpen bij het vinden van de gewenste soorten lignine. Bij dit proces worden de soorten lignine met de gewenste chemische eigenschappen opgelost met behulp van een oplosmiddel. Daarna kan de lignine uit het oplosmiddel worden verwijderd.
“Theoretische berekeningen kunnen de uitkomst van fractionering helpen voorspellen, maar de huidige theorieën zijn te complex om toe te passen op lignine", aldus Vis.
Vis en zijn medewerkers van TU Eindhoven, UMaastricht en de spin-off Vertoro hebben daarom een nieuw model ontwikkeld dat nauwkeurig en snel een voorspelling maakt van de fractionering van lignine in een mengsel van oplosmiddelen met methanol en ethylacetaat.
Dit model is gebaseerd op de Flory-Huggins oplossingstheorie, een wiskundige methode om de oplosbaarheid van polymeren te kwantificeren.
“Met het oplosmiddel kunnen we de interacties modelleren van talloze soorten ligninepolymeer met verschillende chemische eigenschappen, zoals polymeerketenlengte en -samenstelling”, zegt Vis.
Om het nieuwe model te valideren, berekenden de onderzoekers de fractionering van lignine uit tarwestro. Daarna vergeleken zij de modelgegevens met experimenten op basis van dezelfde materialen.
Het model moet nu gevalideerd worden voor de meest voorkomende soorten lignine die door de industrie worden verwerkt. Daarna moet de oplosmiddelfractioneringstechnologie zelf het niveau hebben bereikt waarop de technologie klaar is voor commercieel gebruik.
Tenslotte zijn er ook duidelijke toepassingen van de eindproducten op de markt nodig, zoals biobased verpakkingen of biobrandstoffen.
