Van lignine uit biomassa kun je ionische vloeistoffen maken waarmee je weer lignine kunt vrijmaken uit de volgende lading biomassa. Circulaire bioraffinage dus, schrijven onderzoekers van het Joint BioEnergy Institute van de Amerikaanse overheid in PNAS.

Met een knipoog naar een legendarische tv-serie hebben ze er de term ‘bionische vloeistoffen’ voor bedacht.

Die ionische vloeistoffen zijn organische zouten waarvan het smeltpunt beneden de 100 graden Celsius ligt, en vaak zelfs beneden kamertemperatuur. Een paar jaar geleden werd ontdekt dat sommige varianten, met name die met kationen op imidazoliumbasis, prima oplosmiddelen zijn voor houtige biomassa. Waarom snapt overigens nog steeds niemand.

In principe kun je ze dus gebruiken als voorbehandelingsstap, die de nuttige cellulosefractie vrijmaakt uit die biomassa. Voor grootschalige toepassing zijn die ionische vloeistoffen echter veel te duur.

De Amerikanen stellen nu voor om er de lignine en hemicellulose voor te gebruiken, die overblijven na afscheiding van de cellulosefractie en nu nog vaak worden weggegooid of verbrand.

Het idee is om deze stoffen dusdanig te depolymeriseren dat je als brokstukken voornamelijk aromatische aldehydes overhoudt. Via reductieve aminering kun je van zo’n aldehyde eenvoudig een tertiair amine maken, en als je dáár dan weer fosforzuur bij doet krijg je vanzelf een ionische vloeistof met H₂PO₄^- als anion.

Gezien de bonte chemische structuur van lignine levert dit uiteraard een mix op van een groot aantal verschillende kationen. Maar de publicatie suggereert dat dit geen probleem is: het mengsel is vloeibaar en biomassa ( in dit geval ‘switchgrass’) lost er uitstekend in op, dus zanik niet.

En een ruwe berekening leert dat het nu al goedkoper zou moeten zijn dan commerciële ionische vloeistoffen. Terwijl het nog veel goedkoper moet kunnen als je de reductieve aminering wat beter onder de knie krijgt: nu gaat dat met diethylamine en natriumtriacetoxyboorhydride, maar de auteurs denken dat het met NH₃ en H₂ ook lukt.

bron: Berkeley Lab, PNAS