Conversion of commercial kraft lignin to phenolic base chemicals

Abstract

Auf der Suche nach nachhaltigen Rohstoffen bietet Lignin, ein aromatisches Biopolymer und Nebenprodukt der Papierindustrie, ein erhebliches Potenzial. In dieser Studie werden Methoden zur Herstellung phenolischer Produkte aus Kraftlignin untersucht. Mittels Hochdruck-Hydrogenolyse bei hoher Temperatur wurde Reaktionssystem optimiert. Methanol erwies sich als besonders effektiv, wobei Temperaturen von 200-220 °C eine optimale Depolymerisation ermöglichten. Kurze Reaktionszeiten führten zu einer hohen Löslichkeit und Reaktionsgeschwindigkeit, während längere Zeiten zu einer stärkere Depolymerisation und geringeren Molekulargewichten führten. Auch die mechanochemische Depolymerisation wurde untersucht: Chemische Bindungen in Lignin wurden in Kugelmühlen mit mechanischer Kraft aufgebrochen. Vanillin und Apocynin wurden mit hoher Selektivität gewonnen. Die Reaktionskinetik lieferte tiefe Einblicke in die Spaltung von Arylalkylethern, die für eine effiziente Produktbildung entscheidend ist.In the pursuit of sustainable raw materials, lignin, an aromatic biopolymer and by-product of the paper industry, offers significant potential. This study explores methods for producing phenolic products from kraft lignin. Using high-pressure, high-temperature hydrogenolysis, catalyst and solvent systems were optimized. Methanol proved particularly effective, with temperatures of 200–220 °C enabling optimal depolymerization. Short reaction times resulted in high solubility and reaction rates, while extended times facilitated further depolymerization and reduced molecular weight. Mechanochemical depolymerization was also investigated: chemical bonds were broken in ball mills using mechanical force and in-situ hydrogen generation. Vanillin and apocynin were obtained with high selectivity, showcasing the potential for renewable chemical production. Reaction kinetics provided detailed insights into the cleavage of aryl-alkyl ethers, crucial for efficient product generation