Biopolymere mit Netzwerkstruktur - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 347

Der Heizwert von Lignin hängt von der Reinheit und der Herkunft der Probe ab. Der Trocken-
rückstand der Schwarzlauge aus dem Kraft-Verfahren hat einen Heizwert von 23,4 MJ/kg [61].

Anwendungen
Die zahlreichen Hydroxylgruppen im Lignin legen es nahe, Lignin als Bindemittel einzusetzen
und damit beispielsweise eine Alternative zu petrochemischen Phenolharzen zu schaffen [66].
Da Lignin in großer Menge als Reststoff der Papierherstellung zur Verfügung steht und zu
geringeren VOC-Emissionen führt als die klassischen Bindemittel, ist dies z. B. für Holzfaser-
platten, die in Innenraum-Anwendungen zum Einsatz kommen interessant. Teilweise wird bei
Lignin-basierten Bindemittelsystemen von völliger Emissionsfreiheit der erhaltenen Holzwerk-
stoffplatten gesprochen [63].
An Buchenholzstreifen wurde gezeigt, dass hydroxymethyliertes Alkali-Lignin auf Basis von
Bagasse als Bindemittel für Holz geeignet ist. Eine Modifikation des Lignins mit Phenolharz,
Melaminharz, Harnstoffharz, Harnstoff-Formaldehydharz und Phenol-Formaldehydharz [67]
führte zu Verbesserungen bei den mechanischen Eigenschaften wobei die Verbesserung beim
Melaminharz am ausgeprägtesten war [66].
Ein weitgehend biogenes Bindemittelsystem auf Ligninbasis nutzt zur Vernetzung das Enzym
Laccase (siehe auch Kap. 15.3), eine kupferhaltige Polyphenoloxidase [68]. Das Enzym ist
weit verbreitet und kann in großen Mengen produziert werden. Durch die gute Wasserlöslich-
keit des Enzyms, der Hydrophilie des Substrats (Holzfasern) und des Bindemittels Lignosulfo-
nat sind ausschließlich mit Laccase gebundenen Faserplatten nicht hydrolysebeständig. Eine
Abmischung mit geringen Anteilen petrochemischer Bindemittel führt zu einer gravierenden
Verbesserung der Wasserbeständigkeit und zu Faserplatten mit Eigenschaften, die denen von
ausschließlich petrochemisch gebundenen vergleichbar waren (siehe Tabelle 86) [63].

Tabelle 86 Wichtige technische Eigenschaften von Holzfaserplatten mit einer Schichtdicke von 19 mm.
Bindemittelvarianten 1 % Polyphenylmethandiisocyanat (PMDI), Lignin-Laccase oder Kombination
beider Bindemittel-Systeme. Pressbedingungen: 3 Minuten bei 190°C und 1,0 MPa [63].

Eigenschaft 1 % PMDI Lignin/Laccase Kombination

PMDI+Lignin/Laccase

Interlaminare Festigkeit / N/mm² 0,19 +/− 0,01 0,19 +/− 0,02 0,40 +/− 0,02

Quellung Wasser nach 2h /% 15 +/− 1 18 +/− 2 3 +/− 1

Quellung Wasser nach 24h /% > 25 > 25 13 +/− 1

Auch die Nutzung von Lignin aus dem Organosolv-Verfahren (siehe Kap. 4.1.1 Papier, Her-
stellung / Vorkommen ) in Abmischung mit Furanharzen (siehe Kap. 13) als Bindemittel zur
Herstellung von hochtemperaturbeständigen Formteilen z. B. für die Gießerei wurde untersucht
[69], [70], [71].
Es ist möglich, Werkstoffe auf Lignin-Basis herzustellen, die in den klassischen Kunststoff-
Verarbeitungstechniken Spritzgießen und Extrudieren verarbeitbar sind [72], [73], [74]. Es sind
vollständig biogene spritzgießfähige Formmassen erhältlich, die aus Lignin, Naturfasern und
Additiven bestehen und die biologisch abbaubar sind. Typische Mischungen werden z. B. mit
45 % Lignin, 50 % Naturfasern (siehe Kap. 4.1.11) und 5 % Schellack (siehe Kap. 5.3) ange-
geben [75]. Mögliche Anwendungen, die auch im Außenbereich möglich sind, zeigen Bild 231
sowie Bild 232. Auch spritzgießfähige Mischungen von Lignin mit petrochemischen Kunst-
stoffen sind erhältlich mit biogenen Anteilen bis 70 %. Thermoformbare flächenförmige Halb-