Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Katalyse (LIKAT) in Rostock hat gemeinsam mit Wissenschaftler:innen mehrerer chinesischer Universitäten einen innovativen und umweltfreundlichen Prozess zur Herstellung von hochwertigen Amiden entwickelt. Diese Amide werden aus dem Pflanzenstoff Lignin gewonnen. Sie stellen wichtige Bausteine für eine Vielzahl von Anwendungen dar, darunter die Synthese von Arzneimitteln, Agrochemikalien und modernen Materialien.
Die Verwirklichung einer Kreislaufwirtschaft und von Nachhaltigkeit erfordert die Nutzung erneuerbarer Ressourcen sowie das Recycling und die Aufwertung von Abfallstoffen. Dabei spielt die katalytische Verwertung von Biomasse eine entscheidende Rolle. Denn sie schafft die Grundlage für eine nachhaltige und erneuerbare Produktion von chemischen Produkten und Biokraftstoffen. Entsprechend konzentrieren sich aktuelle Forschungsanstrengungen darauf, Rohbiomasse mithilfe verschiedener katalytischer Verfahren in wertvolle Endprodukte umzuwandeln.
Vom Abfallprodukt zum Wertstoff
Lignin, das zweithäufigste Biopolymer der Erde, fällt in großen Mengen bei der Zellstoff- und Bioethanolproduktion an und wird bisher kaum genutzt. Das Team des LIKAT hat nun in Zusammenarbeit mit Forschenden der Zunyi Medical University, Nanjing Forestry University, dem Guangzhou Institute of Energy Conversion und der VSB-Technical University of Ostrava gezeigt, wie dieser komplexe Pflanzenstoff effizient verwertet werden kann. „Statt Lignin zu verbrennen, können wir es in wertvolle chemische Produkte verwandeln“, erklärt Dr. Zhuang Ma. Prof. Xinmin Li ergänzt „Unser Verfahren kommt ohne giftige Reagenzien aus und läuft unter milden Bedingungen.“
Einzelatomkatalysatoren machen’s möglich
Die Kerninnovation ist ein Einzelatomkatalysator aus einzeln verankerten Kobalt-Atomen in einer Kohlenstoffmatrix. Dieser ist äußerst aktiv und ermöglicht die präzise Umwandlung von Lignin. Der gesamte Prozess läuft in einem Reaktionsgefäß ab. Zuerst wird Lignin mithilfe von Sauerstoff in Carbonsäuren zerlegt, die dann mit Ammoniak oder Aminen zu aromatischen Amiden reagieren. Auf diese Weise können Produkte, die traditionell aus fossilen Rohstoffen gewonnen werden, nachhaltig hergestellt werden.
Starke Leistung – auch bei echtem Holz
Das Forschungsteam konnte selbst aus gewöhnlichen Kiefernholzspänen vielfältig nutzbare aromatische Amide gewinnen. Bemerkenswert ist dabei die hohe Ausbeute, die nahe an die theoretischen Maximalwerte heranreicht. Darüber hinaus zeichnet sich der verwendete Katalysator durch seine Wiederverwendbarkeit aus. Man kann ihn bis zu sechs Mal einsetzen, ohne dass er seine Aktivität einzubüßt. „Unsere Forschung schafft eine Grundlage für eine wirklich erneuerbare Produktion wichtiger chemischer Bausteine. Das ist ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigen Kreislaufchemie“, sagt Prof. Jagadeesh Rajenahally.
Quelle
Leibniz-Instituts für Katalyse (LIKAT) (12/2025)
Publikation
Z. Ma, Z. Chen, Z. Yuan, C. Ren, B. Zhang, Y. Cui, X. Li, R. V. Jagadeesh, M. Beller. Nature Communications 2025, 16, 3476. (DOI: 10.1038/s41467-025-58559-y) Synthesis of aromatic amides from lignin and its derivatives.