Lignin

  Lignin (zu lateinisch lignum „Holz“) ist ein phenolisches Makromolekül aus verschiedenen Monomerbausteinen und ein fester, farbloser Stoff, der in die pflanzliche Zellwand eingelagert wird und dadurch die Verholzung der Zelle bewirkt (Lignifizierung). Lignin ist damit neben der Zellulose der häufigste organische Stoff der Erde. Lignin ist auch für das „Vergilben“ von Papier verantwortlich (bei sog. holzhaltigem mehr als bei sog. holzfreiem Papier). Die Begriffe "holzhaltig" und "holzfrei" sind zwar im Handel und umgangssprachlich üblich, technisch jedoch unsinnig, da Papier aus dem Rohstoff Holz in jedem Fall Holzbestandteile enthält (bei sog. holzfreiem Papier eben nur die Zellulose und die Hemizellulosen). Sinnvoller sind statt dessen die Begriffe "ligninhaltig" und "ligninfrei".

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Struktur und Zusammensetzung

Lignin kann als höhermolekularer (M_R ca. 5000 bis 10000) Abkömmling des Phenylpropans betrachtet werden, die je nach Holzart aus Strukturen zusammensetzt, welche auf Cumarylalkohol, Coniferylalkohol oder Sinapylalkohol zurückführen lässt. Das Lignin verschiedener Holz- bzw. Pflanzenarten (Gräser, Laub- oder Nadelbäume) unterscheidet sich durch den prozentualen Anteil der Alkohole. Die Bestandteile vernetzen sich in vielfältiger Form miteinander (Ether- und C-C-Bindungen) und bilden somit ein 3-dimensionales Netzwerk.

Analytik

Folgende Nachweisreaktionen für Lignin sind bekannt:

• Rotfärbung durch salzsaure Phloroglucinlösung.
• Gelbfärbung mit Anilin/Schwefelsäure
• Violettfärbung mit Schiffscher Reagenz

Ligninbausteine

Man unterscheidet verschiedene Lignineinheiten:

• p-Cumarylalkohol (H-Einheit)
• Coniferylalkohol (G-Einheit)
• Sinapylalkohol (S-Einheit)

Verwendung

Da Lignin nach der Zellulose das zweithäufigste Polymer in der Natur ist haben der Maschinenbauer Jürgen Pfitzer und der Chemie-Ingenieur Helmut Nägele Mitte der 1990er Jahre am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal eine Art Biokunststoff daraus entwickelt.

In der Zellstoffindustrie fallen jährlich weltweit an die 50 Millionen Tonnen Lignin an, die bislang verfeuert wurden. Pfitzer und Nägele mischten Lignin mit anderen Naturfasern wie Flachs oder Hanf und gewannen einen Werkstoff, der bei Erwärmung wie herkömmlicher Kunststoff formbar ist. Ihr flüssiges Holz nennen sie Arboform (lat. arbor = Baum). Es ist biologisch abbaubar.

Vor allem aber kann das Bioplastik in den herkömmlichen Kunststoffproduktionsanlagen verarbeitet werden. Teure Investionen in neue Maschinen fallen also weg. 1998 haben sich Pfitzer und Nägele mit ihrer Firma Tecnaro (Technologie nachwachsende Rohstoffe) selbstständig gemacht. Die Nachfrage ist beachtlich. Konzerne wie Porsche, Sony und Birkenstock sind bereits Kunden und fertigen aus Flüssigholz Lautsprecherboxen, Uhrengehäuse, Autoarmaturen, Spielwaren und Knöpfe.

Noch ist Arboform teurer als Markenkunststoff, gibt Pfitzer zu. In absehbarer Zukunft aber wird der Werkstoff billiger als Kunststoff sein – sobald die Fördermenge des Erdöls ihren Zenit überschritten hat und es zur Verknappung von Kunststoffen kommt.