Biopolymere mit Netzwerkstruktur - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 342

6.2.1 Lignin
Herstellung / Vorkommen
Das Wort Lignin stammt vom lateinischen Wort lignum = Holz . Lignin ist das Matrix-Polymer
im biogenen Verbundwerkstoff Holz, in erster Näherung vergleichbar mit dem Beton beim
Verbundwerkstoff Stahlbeton [2]. Zusammen mit Cellulose und Hemicellulosen bildet es die
drei wesentlichen Bestandteile von vaskulären Pflanzen (Gefäßpflanzen) [61]. Der Anteil von
Lignin in Pflanzen liegt zwischen 15 und 40 %. Weichhölzer enthalten mehr Lignin (27-33 %)
als Harthölzer (18-25 %) und Gräser (17-24 %) [61] (siehe auch Tabelle 35). Lignin wird nach
Cellulose als eines der häufigsten Biopolymere angesehen [2], [19], von manchen Quellen als
das zweithäufigste [61]. Es ist allerdings sehr schwierig, für diese Biopolymere die Bestands-
mengen in der Biosphäre abzuschätzen. Gleichermaßen schwierig erscheint es, die jährlich neu
gebildeten Mengen zu bestimmen (siehe zu dieser Problematik auch die Kap. 4.1 Cellulose und
4.3 Chitin/Chitosan sowie Tabelle 3 in Kap. 2.1 Werkstoffe und wichtige Stoffströme). Wenn
für die jährlich neu gebildete Cellulosemenge 100 Milliarden t angenommen werden, sollte die
Ligninmenge etwa 63 Milliarden t/a betragen, wenn man zusätzlich annimmt, dass alle lignin-
haltige Pflanzen in erster Näherung im Mittel wie Weich- und Harthölzer zusammengesetzt
sind. Diese bestehen im Mittel zu ca. 26 % aus Lignin und ca. 41 % aus Cellulose [61].
Lignin fällt als Nebenprodukt der Zellstoffherstellung und damit im Wesentlichen in der Pa-
pierindustrie als Bestandteil der Schwarzlauge oder Sulfit-Ablaugen an (siehe Kap. 4.1.1) [1].
Man unterscheidet zwischen Lignosulfonaten (Sulfitaufschluss) und Kraftlignin aus dem Sul-
fat- bzw. Kraft-Verfahren [62]. Die weltweit anfallende Menge an Lignin betrug 1998 ca.
50 Millionen Tonnen [61]. Neue Verfahren wie das Organosolv- und das Organocell-Verfahren
führen zu schwefelfreien Ligninen und bedürfen nicht der aufwendigen Chemikalienrückge-
winnung der anderen, etablierten Verfahren und können daher auch bei kleineren Anlagengrö-
ßen kosteneffizient sein.
Struktur / Eigenschaften
Lignin kann als druckfeste, amorphe Matrix im biogenen Verbundwerkstoff [33] Holz aufge-
fasst werden. Es umhüllt und schützt die Cellulose-Fasern, was man als Inkrustierung oder
Lignifizierung bezeichnet [34] (siehe Bild 226). Lignin ist kovalent an die Cellulose gebunden,
man spricht deshalb von Lignocellulose [2].