Lignin-Depolymerisierung und Veredelung über Enzymkatalyse und chemische C-H Aktivierung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Anett Schallmey
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505782409

Die nicht-nachhaltige Nutzung vorhandener Erdölressourcen führt zur Anreicherung von CO2 in unserer Atmosphäre und verursacht damit die globale Erwärmung unseres Planeten. Die Erdölvorkommen unserer Erde sind allerdings beschränkt. Deshalb wird die Verwertung nachwachsender Rohstoffe zur nachhaltigen Herstellung von Massen- und Spezialchemikalien ein Muss für jetzige und zukünftige Generationen. Lignocellulose, bestehend aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin, wird jedes Jahr in großen Mengen in der Natur gebildet. Während die Verwertung des Zuckeranteils zur Herstellung von Chemikalien bereits umfangreich untersucht wurde, ist die stoffliche Nutzung des Ligninanteils noch vergleichsweise wenig erforscht. Innerhalb des vorliegenden, deutsch-französischen Kooperationsprojektes sollen deshalb Verfahren zur Herstellung hochwertiger Moleküle ausgehend von Lignin entwickelt werden. Dazu wird das Lignin zunächst enzymatisch gespalten, mit einem besonderen Fokus auf den Einsatz bakterieller -Etherasen, um gewünschte monoaromatische Verbindungen selektiv zu gewinnen. Diese werden anschließend über chemisch-katalytische C-H Aktivierung in hochwertige Chemikalien umgewandelt. Um ausreichende Mengen der gewünschten Ligninabbauprodukte Guaiacylhydroxypropanon (GHP) und Syringylhydroxypropanon (SHP) für die chemische Veredelung bereitstellen zu können, soll der enzymatische Prozess zur Lignindepolymerisierung hinsichtlich seiner Effizienz, der Ausbeute an GHP und SHP, sowie einer möglichen Kombination verschiedener ligninolytischer Enzymaktivitäten optimiert werden. Darüber hinaus wird auch die Maßstabsvergrößerung des optimierten Prozesses betrachtet. Gleichzeitig sollen neue Synthesemethoden entwickelt werden zur Umwandlung von GHP und SHP in 4-Chromanone und Neoflavane, sowie 1-Indanone und Dihydrochalcone, welche als Bausteine zur Herstellung von Pharmazeutika, Agrochemikalien und Kosmetika dienen sowie als Monomere in der Polymersynthese. Insgesamt trägt das vorliegende Projekt damit zur Weiterentwicklung der stofflichen Nutzung von Lignin als nachwachsendem Rohstoff bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Giovanni Poli; Dr. Alexandre Pradal