Aufschluss von Fichtenholz (Picea abies) mithilfe von Alkoxymethyleniminiumsalzen und organischen Lösungsmitteln ; Pulping of spruce (Picea abies) with Alkoxymethyleniminiumsalts and organic solvents

Der vorliegenden Arbeit ging eine Master Thesis voraus, in der gezeigt wurde, dass sich mit Hilfe von Iminiumsalz-basierten reaktiven ionischen Flüssigkeiten bei 80 °C aus Fichten¬holzmehl Lignin extrahieren lässt. Die Addukte aus N,N-Dimethylformamid und Dimethylsulfat bzw. Dimethylformamid und Schwefelsäure sind dazu gut geeignet und können auch – gelöst in 1,2- bzw. 1,3-Diolen oder Glycerin – eingesetzt werden. Diese Ergebnisse bildeten die Basis für die Hypothese, dass die chemischen Bin-dungen zwischen den Holzbestandteilen (Cellulose, Lignin, Hemicellulose) durch die ionischen Flüssigkeiten alkylierend gespalten werden und dass das freigesetzte Lignin sich im Aufschlusssystem löst. Die Fichtenholzaufschlüsse verlaufen bei Temperaturen über 100 °C sehr viel schnel¬¬ler und effektiver. Aus toxikologischen Erwägungen kann unter solchen Be-dingungen in offenen Systemen das N,N-Dimethylformamid/Dimethylsulfat-Addukt bei Holzaufschlüssen nicht mehr verwendet werden, da es bei Temperaturen über 100 °C in N,N-Dimethylformamid und dem stark cance¬ro¬genen Dimethylsulfat zerfällt. Das N,N-Dimethylformamid/Schwefelsäure-Addukt ist nicht mit diesem Nachteil behaftet. In Alkoholen, die im Sauren nach SN1 oder SN1-ähnlich reagieren können, gelingen Holzaufschlüsse in Gegenwart katalytischer Mengen (1-5%) des DMF/H2SO4-Addukts innerhalb von 2 Stunden. Die katalytische Wirk¬¬samkeit des DMF/H2SO4-Addukts übertrifft die von Schwe¬felsäure. Die Ausbeuten an Cellulose liegen z. B. in Methoxyethanol oder Tetrahydro¬furfuryl-alko¬hole bei Temperaturen zwischen 120 °C und 150 °C um 50%, die von Lignin um 20%. Die Lignine weisen molare Massen von 6000-8000 g/mol auf. Bei Anwesenheit katalytischer Mengen des DMF/H2SO4-Addukt sind organische Lösungsmittel, die im Sauren stabile sterisch nicht abgeschirmte Kationen bilden, im Grundsatz als Aufschlussmedien geeignet. Aus praktischen Erwägungen muss diese Aussage jedoch eingeschränkt werden. Denn eine einfache Trennung der Reak¬tions¬produkte ist nur möglich, wenn ihre ...