Je näher Halloween rückt, desto größer wird auch die Vorfreude auf einen Vorrat an Süßes oder Saurem, gefüllt mit Schokoriegeln in lustiger Größe. Doch um unser kollektives Verlangen nach diesem Genuss zu stillen, werden jährlich Millionen von Kakaofrüchten geerntet. Während aus den Bohnen und dem Fruchtfleisch Schokolade hergestellt wird, werden die Schalen weggeworfen. Nun, Forscher Berichterstattung In ACS Nachhaltige Chemie und Technik zeigen, dass Kakaofruchtschalen ein nützliches Ausgangsmaterial für Flammschutzmittel sein könnten.
Es wird geschätzt, dass jährlich etwa 24 Millionen Tonnen übrig gebliebene Kakaofruchtschalen produziert werden. Abfallschalen wurden als Quelle für Kohlenhydrate und Zucker erforscht, sie enthalten jedoch auch Lignin, ein zähes Lipidpolymer, das in vielen Holzpflanzen vorkommt. Und Lignin könnte ein erneuerbarer Ersatz für einige Substanzen sein, die typischerweise aus Erdöl gewonnen werden, wie etwa Flammschutzmittel.
Während sich die meisten Methoden zur Herstellung von Lignin auf Hartholzbäume konzentrierten, haben einige Wissenschaftler auch andere Pflanzenmaterialien verarbeitet, die sonst im Abfall landen würden, wie etwa Reisschalen und Granatapfelschalen. Daher wollten Nicholas J. Westwood und seine Mitarbeiter herausfinden, ob hochwertiges Lignin aus Kakaofruchtschalen gewonnen werden kann, und feststellen, ob es das Potenzial hat, wertvolle, praktische Materialien herzustellen.
Die Forscher gewannen Kakaoschalen und mahlten sie zu einem Pulver. Nach dem Spülen zur Entfernung von Fettrückständen kochten sie die pulverisierten Schalen in einer Mischung aus Butanol und Säure, einer Standardmethode zur Ligninextraktion namens Butanosolv-Verfahren. Als nächstes bestätigten sie die Qualität und hohe Reinheit des isolierten Lignins und fanden keine Hinweise auf Kohlenhydrate oder andere Verunreinigungen.
Anschließend modifizierte das Team das reine Lignin-Biopolymer im Verlauf von drei chemischen Schritten so, dass es flammhemmende Eigenschaften erhielt. Sie fügten 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid, ein feuerhemmendes Molekül namens DOPO, in das Rückgrat des Ligninpolymers ein.
In Experimenten verkohlte das modifizierte Lignin beim Erhitzen, verbrannte aber nicht – ein Zeichen dafür, dass es als Flammschutzmittel wirken könnte. Die Forscher erkennen an, dass Tests zur Sicherheit von Menschen wichtig sind und planen, sie nach der nächsten Testphase durchzuführen. Die Forscher sagen, dass sie in Zukunft die Eigenschaften ihrer flammhemmenden Materialien auf Basis von Kakaofruchtschalen optimieren werden.
Mehr Informationen:
Daniel J. Davidson et al., Organosolv-Vorbehandlung von Kakaofruchtschalen: Isolierung, Analyse und Verwendung von Lignin aus einem reichlich vorhandenen Abfallprodukt, ACS Nachhaltige Chemie und Technik (2023). DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c03670