Die Bereitstellung einer nachhaltigen Rohstoffbasis ist
Grundvoraussetzung für das Funktionieren von industriellen
Produktionsprozessen. Biogene Materialien sind als Grundlage nachhaltigen
Wirtschaftens schon seit Jahrzehnten wichtig. Die Verarbeitung selbiger in
Bioraffinerien ist ein junges, aber keineswegs neues Konzept. Die Entwicklung
wird angesichts der Verknappung fossiler Rohstoffe intensiv vorangetrieben. In
Deutschland hat das, BMELV-geförderte Verbundvorhaben “Lignocellulose-
Bioraffinerie II” die Realisierung einer Pilotanlage der dritten Generation zum
Ziel. In Projektträgerschaft der Fachagentur "Nachwachsende Rohstoffe" soll
eine scale-up-fähige, integrierte Anlage für die chemisch-technische Nutzung
von verholzter Biomasse entwickelt werden. Rohstoffe wie Buchen- und
Pappelholz, insbesondere Restsortimente aus Forst- und Holzwirtschaft sollen
als Rohstoffquelle dienlich sein. Ziel ist es Lignozellulose effektiv
komponentenweise zu trennen und anschließend v.a. stofflich verwerten zu
können. Technische Lignine sind aus ökonomischen Gesichtspunkten die
Produktgruppe mit der stärksten Notwendigkeit zur Wertsteigerung. Derzeitige
stoffliche Anwendungen decken einerseits Produktnischen (Bsp. Vanillin) oder
Massensortimente (Bsp. Füllstoffe, Dispergiermittel) mit vergleichsweise
geringer Wertschöpfung ab. In Bioraffinerien ist das in großen Mengen
anfallende Nebenprodukt Lignin jedoch der entscheidende Schlüssel zu
Wirtschaftlichkeit und einer positiven ökologischen Bilanz [PULS, 2007;
WAGEMANN, 2010]. Aufgrund der guten Aufschlussresultate (Rindenanteil,
Verzuckerung, Lignineigenschaften) ist das Organosolv-Verfahren
vielversprechend für größere Maßstäbe. Die marginalen Kenntnisse
enzymatischer Modifizierung von Organosolv-Ligninen machen daher weitere
Untersuchungen notwendig. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Effekt
eines Laccase-Mediator-Systems auf Ligninsubstrate untersucht. Das
Hauptaugenmerk wird Veränderungen, welche in Zusammenhang mit der
Molekularmasse stehen könnten, beigemessen.
Inhaltsverzeichnis
- Verzeichnisse
- Einleitung
- Allgemeiner Teil
- Lignin
- Technische Lignine
- Biokatalytische Modifizierung mit Enzymen
- Laccase und seine biologischen Funktionen
- Anwendungen von Laccase und LMS
- Mediatoren
- Reaktionsmechanismen
- Experimenteller Teil
- Materialien
- Substrat
- Enzyme
- Mediatoren
- Sonstige Chemikalien
- Methoden
- Behandlung mit LMS
- Größenausschlusschromatographie
- Elementaranalyse
- Kohlenhydratanalyse
- 31P-NMR-Spektroskopie
- Materialien
- Ergebnisse und Diskussion
- Veränderung der Molmassen
- Zeitreihen
- Molmassenverteilung
- Analyse der Kohlenhydrate
- Elementaranalyse
- 31P-NMR-Spektroskopie
- Veränderung der Molmassen
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Bachelor-Arbeit befasst sich mit der enzymatischen Modifizierung von Lignin. Ziel ist es, die Auswirkungen der Behandlung von Lignin mit einem Laccase-Mediator-System (LMS) auf dessen chemische und physikalische Eigenschaften zu untersuchen. Dazu werden verschiedene analytische Methoden eingesetzt, um die Veränderungen in der Molmassenverteilung, der Kohlenhydratzusammensetzung, der Elementarzusammensetzung und der Struktur des Lignins zu bestimmen.
- Enzymatische Modifizierung von Lignin mit Laccase-Mediator-System
- Analyse der Auswirkungen auf die Molmassenverteilung
- Untersuchung der Veränderungen in der Kohlenhydratzusammensetzung
- Charakterisierung der Elementarzusammensetzung
- Elucidierung der strukturellen Veränderungen des Lignins
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der enzymatischen Modifizierung von Lignin ein und erläutert die Bedeutung von Lignin für die Holzindustrie sowie die Herausforderungen, die mit der Verwendung von Lignin als Rohstoff verbunden sind.
- Allgemeiner Teil: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über Lignin, seine Struktur und seine Eigenschaften. Es werden verschiedene Arten von Lignin und deren Verwendung in der Industrie vorgestellt. Die Biokatalytische Modifizierung von Lignin mit Enzymen, insbesondere mit Laccase, wird im Detail erläutert.
- Experimenteller Teil: Dieses Kapitel beschreibt die Materialien und Methoden, die für die Durchführung der Experimente verwendet wurden. Es werden die verwendeten Substrate, Enzyme, Mediatoren und sonstigen Chemikalien detailliert aufgeführt. Die wichtigsten Methoden wie die Behandlung mit LMS, die Größenausschlusschromatographie, die Elementaranalyse, die Kohlenhydratanalyse und die 31P-NMR-Spektroskopie werden beschrieben.
- Ergebnisse und Diskussion: In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der durchgeführten Experimente präsentiert und diskutiert. Es werden die Veränderungen der Molmassenverteilung, der Kohlenhydratzusammensetzung, der Elementarzusammensetzung und der Struktur des Lignins im Laufe der enzymatischen Modifizierung untersucht.
Schlüsselwörter
Die Arbeit befasst sich mit den Schlüsselthemen Lignin, Laccase, Laccase-Mediator-System (LMS), enzymatische Modifizierung, Molmassenverteilung, Kohlenhydratanalyse, Elementaranalyse, 31P-NMR-Spektroskopie und Holztechnologie.
- Quote paper
- Goran Schmidt (Author), 2011, Untersuchungen zur enzymatischen Modifizierung von Lignin, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/208233
