ENGINEERINGNET.BE - Lignine bestaat uit gemakkelijk te breken koolstof-zuurstof verbindingen én veel sterkere koolstof-koolstof verbindingen. De huidige katalytische methoden weten daar geen raad mee.
TU/e hoogleraar Emiel Hensen heeft daarom een nieuwe technologie ontwikkeld, samen met collega’s van TU Eindhoven en partners in Nederland, China en Zwitserland.
“Een katalysator die een activeringsstap van de ringstructuren combineert met een kraakstap, kan wel selectief koolstof-koolstofverbindingen splitsen”, stelt Hensen.
De sterke koolstof-koolstofverbindingen in de lignine worden allereerst geactiveerd op metalen nanodeeltjes. Deze pre-activeringsstap verzwakt de koolstof-koolstofverbindingen, die daarna kunnen worden gekraakt op zure sites in microporeuze zeolieten.
De onderzoekers ontdekten dat het dicht bij elkaar brengen van de metaal- en zuursites resulteerde in de hoogste opbrengst aan monomeerproducten uit de lignine. Die kunnen daarna gebruikt worden als multifunctionele bouwstenen om brandstoffen of chemicaliën van te maken.
“De productie van biobrandstoffen uit lignine is nu mogelijk met een hogere opbrengst dan tot nu toe gerealiseerd is”, zegt Hensen.
Om de effectiviteit van de aanpak verder te testen, is de nieuwe technologie gedemonstreerd met modelcomponenten die aanwezig zijn in lignine, en met echte ligninegrondstoffen van technologieontwikkelaars zoals Bloom en Vertoro.
“De technologie kan zo worden geïntegreerd in de industriële processen van deze spin-offs”, zegt Hensen. De volgende natuurlijke stap is het evalueren van de stabiliteit van de katalysatoren in continue processen die de norm zijn in de chemische industrie.
Een extra complicatie voor de onderzoekers is de grote variabiliteit in de chemische samenstelling van lignine. Daardoor is het noodzakelijk om te evalueren hoe onzuiverheden in reguliere ligninemonsters van biomassa de opbrengst beïnvloeden.
Om de van lignine afgeleide delen te gebruiken om duurzame vliegtuigbrandstoffen te maken voor de luchtvaartindustrie moeten de onderzoekers ook nog het proces milder maken, zodat iets zwaardere verbindingen kunnen worden verkregen.
“Zo'n proces heeft een lagere reactietemperatuur en druk nodig. We passen de katalysator dus aan om moleculen met twee ringstructuren te verkrijgen met een hoge selectiviteit, die direct zijn te mengen met vliegtuigbrandstoffen”, zegt Hensen.
Door het mengen zijn de brandstoffen ook bruikbaar in de huidige generatie vliegtuigmotoren. Bovendien kunnen deze motoren worden aangepast om te werken op brandstoffen die alleen uit lignine bestaan, wat de hele transportsector kan helpen om over te schakelen op het gebruik van duurzame brandstof.
