MOE-Fellowship

Denitsa Nikolova

Neue AnsÀtze bei der Molmassenbestimmung von Lignin

Lignin ist ein Biopolymer, das in Lingocellulose-Biomasse enthalten ist. Es ist ein strukturelles Material im StĂŒtzgewebe von GefĂ€ĂŸpflanzen und einigen Algen. Lignin ist eines der am hĂ€ufigsten vorkommenden Biopolymere der Welt und die am hĂ€ufigsten vorkommende natĂŒrliche aromatische Ressource. Lignin wird als Nebenprodukt der Papierindustrie angesehen, und sein Gehalt an Biomasse ist unterschiedlich und hĂ€ngt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Art der Pflanze. Sein Holzgehalt betrĂ€gt ungefĂ€hr 37% und in anderen Pflanzen ungefĂ€hr 27%. Heutzutage hat Lignin nur wenige Anwendungen. Beispielsweise wird es zur Herstellung von Monomeren, Toluol, Xylol, Vanillin und anderen Chemikalien verwendet. Andere Anwendungen von Lignin sind PolyurethanschĂ€ume und die Herstellung von Kohlenstofffasern daraus. In der Papierindustrie wird Lignin sowieso hauptsĂ€chlich als Biokraftstoff verwendet, so wie es im Produktionsprozess verwendet wird. Dennoch ist diese Verwendung sehr umweltschĂ€dlich, da Lignin beim Verbrennen Kohlendioxid freisetzt. Da CO2 eine der Hauptursachen fĂŒr die globale ErwĂ€rmung ist, sollten andere Anwendungen von Lignin gesucht werden. Strukturell gesehen hat Lignin das Potenzial, fossile Kohlenstoffquellen zu ersetzen. Lignin ist biologisch abbaubar. Es ist auch ein nachwachsender Rohstoff. All diese Vorteile machen Lignin zu einem der vielversprechendsten Biopolymere weltweit.Um jedoch ein Polymer richtig zu verwenden, mĂŒssen mehrere seiner Eigenschaften klar sein. Diese wesentlichen Merkmale sind die Struktur und die Molmasse der Polymere. Die Ligninstruktur ist vielfach untersucht worden, und es ist bekannt, dass Lignin ein sehr verzweigtes Biopolymer ist, das hauptsĂ€chlich aus 3 verschiedenen Monomeren besteht, die auf unterschiedliche Weise vernetzt werden können, was zu Unterschieden in der Zusammensetzung fĂŒhrt. Das Auffinden der Molmasse von Lignin, dem zweiten wesentlichen Merkmal von Polymeren, ist fĂŒr die Forscher nach wie vor eine Herausforderung, da es hierfĂŒr keine universelle Methode oder einen universellen Ansatz gibt.Die grĂ¶ĂŸte Herausforderung bei der Untersuchung der Molmasse von Lignin besteht in seiner Fluoreszenz, die die am hĂ€ufigsten verwendeten Methoden zur Bestimmung der Molmasse von Polymeren beeintrĂ€chtigt. Obwohl es nur wenige Gruppen gibt, die sich mit der Ausarbeitung von Methoden befassen, die fĂŒr diese Art von Messungen geeignet sind. Eine der am meisten untersuchten Methoden ist die GrĂ¶ĂŸenausschlusschromatographie, aber aufgrund der Ligninfluoreszenz werden immer noch keine signifikanten Ergebnisse erzielt.

Es wurden verschiedene Methoden getestet, um die Molmasse einer Ligninprobe so genau wie möglich zu bestimmen. Die Lösungsmittelprobe, in diesem Fall Lignin-Dimethylacetat-Amid, wurde anfĂ€nglich auf Gleichstrom / Gleichstrom bewertet, um in einer Korrekturformel verwendet zu werden, die die Fluoreszenzmenge ausschließt. Um die Richtigkeit der mit dieser Formel erhaltenen Ergebnisse zu bestimmen, wurde ein anderer Ansatz verwendet - Fraktionierung der Probe und anschließende Bestimmung der Molmasse jeder einzelnen Fraktion unter Verwendung einer MALDI-TOF-MS (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight-Mass Spectroscopy). Die Anwendung dieser Fraktionen wĂ€re ihre mögliche Verwendung als SEC-Standards im Standardkalibrierungsansatz.


Übersicht

Förderzeitraum

18.08.2019 - 17.08.2020

Institut

Leibniz-Institut fĂŒr Polymerforschung Dresden e. V. Institut Makromolekulare Chemie Abteilung Analytik Polymer Separation Group

Betreuer

Dr. Albena Lederer

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