Forskere udvikler en bæredygtig metode til at udvinde vanillin fra træforarbejdningsaffald

Forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) i Tyskland har udviklet en ny bæredygtig metode til at udvinde smagsstoffet vanillin fra lignin, en komponent af træ. Store mængder affaldslignin ophobes under fremstillingen af ​​papirmasse, et vigtigt råmateriale til fremstilling af papir. Processen forskerne beskriver i deres artikel i ACS Sustainable Chemistry &Engineering går ud på at opløse ligninet i kaustisk soda og opvarme denne blanding til 160 grader Celsius i en simpel elektrolysecelle med nikkelelektroder, hvortil der påføres en strøm.

Dette oxiderer og nedbryder ligninet for at producere vanillin af så høj kvalitet i en reagensløs proces, at det officielt kan erklæres naturligt vanillin. "Efter mange års intensiv forskning, vi har nu fået et rigtigt gennembrud, " sagde Prof. Siegfried Waldvogel, koordinator for SusInnoScience (bæredygtig kemi som nøglen til innovation i ressourceeffektiv videnskab i antropocæn) forskningsfokus på JGU, der har udviklet projektet. Til dato, vanillin er overvejende blevet fremstillet af petroleum, en proces, der i modsætning til denne nye metode, producerer giftigt affald, der er svært at bortskaffe. Der findes faktisk allerede en proces til fremstilling af vanillin ud fra lignin. Imidlertid, ifølge Waldvogel, det er meget dyrere, ikke mindst da det kræver brug af kobber. Desuden, kun en lille del af affaldsstrømmen af ​​lignin fra pulpproduktion kan behandles ved hjælp af denne metode.

Med hensyn til mængde, vanillin er det vigtigste smags- og aromastof i verden. Mange titusindvis af tons af det bruges hvert år i produktionen af ​​fødevarer og kosmetik samt i syntesen af ​​lægemidler. På den anden side, mere end 100 millioner tons lignin genereres som affald i papirmasseproduktionen hvert år for derefter primært at blive termisk udnyttet. "Fordi vores metode har et vanillinudbytte på omkring fire procent af den anvendte lignin, det kunne teoretisk set imødekomme den globale efterspørgsel efter vanillin meget nemt, " sagde Waldvogel. Han er overbevist om, at den nye proces er "betydeligt bedre" end de tidligere metoder til vanillinekstraktion - ikke kun fordi der ikke produceres giftigt affald, men også fordi det er mere kommercielt levedygtigt – og han er allerede i diskussioner med relevante samarbejdspartnere. Som en del af LIBERATE-projektet finansieret af Den Europæiske Union (EU), metoden, som hidtil kun har været brugt i laboratoriet, vil snart blive testet i industriel skala. Et pilotanlæg er i øjeblikket ved at blive bygget til netop dette formål på det norske forskningsinstitut SINTEF, som JGU samarbejder med. Ud over, Waldvogel ønsker at afgøre, om den nye metode kan forbedres yderligere ved at producere vanillin ikke kun fra ren lignin, men direkte fra den såkaldte sort spiritus, et biprodukt fra træforarbejdning i papirmassefabrikker, der også indeholder lignin.