Vraag 29Lignine

Hout bestaat voornamelijk uit cellulose en lignine. Cellulose en lignine zorgen voor de stevigheid van hout en behoren tot de meest voorkomende organische materialen op aarde. Cellulose is een zogenoemd bio-polymeer en behoort tot de polysachariden. Lignine is ook een bio-polymeer. Het bevat veel crosslinks. In figuur 1 is een gedeelte van de structuur van lignine weergegeven. figuur 1 H 2 C OH HC O O CH HC O H 2 C OH CH CH CH H CO HC OH 3 OH H 3 CO HO CH 2 O CH H 3 CO H 2 C OH HC OH O CH HC OH H 2 C OH OCH 3 O CH H 3 CO HC O

Uit cellulose kan bio-ethanol worden geproduceerd. De omzetting van cellulose tot bio-ethanol start met de hydrolyse van cellulose tot glucose.

De vorming van ethanol uit glucose is hieronder weergegeven: C H O → 2 C H O + 2 CO reactie 1 6 12 6 2 6 2

Om cellulose uit houtpulp (fijngemalen hout) te kunnen gebruiken voor de productie van bio-ethanol moet eerst de lignine worden verwijderd. Om lignine te verwijderen uit houtpulp, die afkomstig is van bijvoorbeeld snoeihout en houtafval, zijn grote hoeveelheden chemicaliën nodig. In recent onderzoek is een methode ontwikkeld om lignine en cellulose van elkaar te scheiden door gebruik te maken van een zogenoemde ionische vloeistof. Lignine lost op in de ionische vloeistof en cellulose niet. De gebruikte ionische vloeistof wordt gemaakt door een reactie van de base pyrrolidine met het zuur ethaanzuur (azijnzuur). De vergelijking van deze zuur-basereactie is hieronder weergegeven: CH 2 CH 2 O 1 mol pyrrolidine + 1 mol ethaanzuur → 1 mol CH 2 CH 2 + 1 mol CH 3 C – + O N H H Uit deze reactie ontstaat een zout dat vloeibaar is bij kamertemperatuur. De molecuulformule van de base pyrrolidine is af te leiden uit de bovenstaande reactievergelijking.

Om lignine uit houtpulp te verwijderen moet de houtpulp eerst worden gedroogd. Vervolgens wordt aan de droge houtpulp de ionische vloeistof toegevoegd. Het mengsel wordt flink geroerd en daarna wordt cellulose gescheiden van de lignine-oplossing. Op de volgende bladzijde is een gedeelte van het blokschema weergegeven van het proces waarbij cellulose en lignine worden verkregen uit hout met behulp van de ionische vloeistof. blokschema 1 ionische droge vloeistof houtpulp lignine- S1 oplossing cellulose In dit blokschema is ervan uitgegaan dat houtpulp alleen bestaat uit cellulose en lignine. Andere bestanddelen zijn buiten beschouwing gelaten.

De lignine-oplossing wordt naar een scheidingsruimte (S2) overgebracht. Door indampen wordt de vaste stof lignine verkregen en de ionische vloeistof wordt gerecirculeerd. Op de uitwerkbijlage bij dit examen is blokschema 1 ook weergegeven.

De lignine kan worden verbrand en de verbrandingswarmte kan worden gebruikt in het hierboven beschreven proces om cellulose en lignine te verkrijgen uit hout.

Noem twee bewerkingen in het proces waarvoor deze warmte kan worden gebruikt.