# lignine: nuttig afval

Hout bevat vooral de biopolymeren cellulose en lignine.
Bij de isolatie van cellulose voor bijvoorbeeld papier, komt een grote hoeveelheid lignine vrij.
De stof lignine kent nog weinig toepassingen.
In hout komen ook andere biopolymeren voor, zoals glucomannan.
Glucomannan is een polysacharide, opgebouwd uit (ß)-D-glucose en D-mannose.
De structuur van een molecuul D-mannose is gelijk aan die van (β)-D-glucose, waarbij de stereochemie op C2 anders is.
De koppeling tussen beide monosachariden vindt uitsluitend plaats via de OH-groepen op C1 en C4.
Cellulose is een lineair ketenpolymeer van glucose.
Cellulose kan door regelmatige stapeling van de ketens kristallijne gebieden vormen.
Lignine (zie figuur 1) bevindt zich tussen de ketens van cellulose in hout.
Het kraft-proces is het meest gebruikte proces om cellulose te verkrijgen uit hout.
Het kraft-proces omvat enkele stappen.
Eerst wordt houtpulp wordt met water en chemicaliën verhit, zodat de lignine gedeeltelijk wordt gehydrolyseerd.
Daarna wordt cellulose afgescheiden van het mengsel van lignine en chemicaliën.
Ten slotte wordt de cellulose gedroogd en de chemicaliën worden deels teruggewonnen.
De benodigde warmte voor het drogen van cellulose wordt verkregen door de verbranding van de verkregen lignine.
Hierbij wordt ook elektrische energie opgewekt.
Het kraft-proces voldoet aan een aantal uitgangspunten van de groene chemie.

De lignine kan mogelijk ook worden toegepast in de elektrochemische productie van waterstof.

Deze verloopt efficiënter wanneer hierbij een hulpstof zoals lignine wordt gebruikt.
In een onderzoek naar deze toepassing van lignine hebben onderzoekers twee afzonderlijke reacties uitgevoerd:

stap 1 Biomassa wordt gemengd met een oplossing van het sterke zuur fosfomolybdeenzuur (H3PMo12O40 of H3POM).
stap 2 Elektrolyse van het mengsel dat na enige tijd is ontstaan.

De opstelling en de optredende halfreacties zijn in figuur 2 schematisch weergegeven.

Bij elk experiment werd in stap 1 telkens 10 mL oplossing gebruikt waarin bij aanvang [POM3–] = 0,50 M.

De invloed van de temperatuur op de reacties in stap 1 is onderzocht. In figuur 3 zijn de resultaten weergegeven.

In stap 1 en tijdens de elektrolyse ontstaan allerlei nuttige afbraakproducten van lignine.
Met behulp van gaschromatografie is onder andere de vorming van vanilline (zie figuur 4) bewezen.
Een monster van de aanwezige stoffen werd hiervoor in een polaire kolom ingespoten met decaan als referentiestof.

In een experiment werd een maximale ladingsoverdracht van 18 mmol elektronen per gram lignine bereikt. De lignine was afkomstig van droog naaldhout met een gemiddeld ligninegehalte van 28 massa%.

video-uitleg https://youtu.be/mH7Ja-DN6v0