journal article·2023-04Open access

Degradation of Lignosulfonate to Vanillic Acid Using Ferrate

Jana Klein, Robin Kupec, Markus Stöckl, Siegfried R. Waldvogel

Advanced Sustainable Systems· Volume 7· Issue 4

Abstract

Abstract A new method is presented using electrochemically generated ferrate to degrade the technically relevant bio‐based side‐stream products, lignin and lignosulfonate. An exclusive degradation to vanillic acid is found, which was previously a reported by‐product. As a natural resource, lignin can be utilized to substitute fossil‐based chemicals in the industry to reduce greenhouse gas emissions and positively impact climate change. Ferrate is generated from grey cast iron sacrificial anodes in 40 wt% NaOH with a current efficiency of over 22% at a current density of up to 100 mA cm−2. Vanillic acid is obtained as the sole product after optimizing the reaction parameters, temperature, time, and ferrate concentration for the lignosulfonate degradation via the design of experiments. As a result, yields of 7.2 wt% of the flavoring agent and antioxidant vanillic acid are achieved. The presented two‐step degradation provides an inexpensive path for the production of vanillic acid on a laboratory scale from a highly abundant bio‐based side‐stream.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Lignin and Wood Chemistry · Biochemical and biochemical processes · Enzyme-mediated dye degradation

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry Johannes Gutenberg University Duesbergweg 10–14 55128 Mainz Germany

Department of Chemical Technology DECHEMA‐Forschungsinstitut Theodor‐Heuss‐Allee 25 60486 Frankfurt am Main Germany

Institute of Biological and Chemical Systems – Functional Molecular Systems (IBCS‐FMS) Hermann‐von‐Helmholtz‐Platz 1 76344 Eggenstein‐Leopoldshafen Germany

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.rser.2019.03.00810.1016/j.rser.2019.03.008 ↗
2. 10.1016/j.biortech.2018.09.07210.1016/j.biortech.2018.09.072 ↗
3. 10.1039/C8RA04962A10.1039/C8RA04962A ↗
4. 10.1039/C4CY00701H10.1039/C4CY00701H ↗
5. 10.1146/annurev.arplant.54.031902.13493810.1146/annurev.arplant.54.031902.134938 ↗
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7. 10.1016/j.indcrop.2019.11152610.1016/j.indcrop.2019.111526 ↗
8. 10.1002/adsu.20227001010.1002/adsu.202270010 ↗
9. 10.1126/science.124684310.1126/science.1246843 ↗
10. 10.1002/cssc.20100015710.1002/cssc.201000157 ↗
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12. 10.1002/1521-3781(200208)36:4<214::AID-CIUZ214>3.0.CO;2-S10.1002/1521-3781(200208)36:4<214::AID-CIUZ214>3.0.CO;2-S ↗
13. 10.1002/anie.20151035110.1002/anie.201510351 ↗
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18. 10.1126/science.121893010.1126/science.1218930 ↗
19. 10.1021/acs.chemrev.7b0058810.1021/acs.chemrev.7b00588 ↗
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22. 10.1039/D0EE02870C10.1039/D0EE02870C ↗
23. 10.1039/D0GC04127K10.1039/D0GC04127K ↗
24. 10.1039/C5GC03043A10.1039/C5GC03043A ↗
25. 10.1016/j.rser.2017.01.16610.1016/j.rser.2017.01.166 ↗
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27. 10.1016/j.biotechadv.2016.10.00110.1016/j.biotechadv.2016.10.001 ↗
28. 10.1002/celc.20180121810.1002/celc.201801218 ↗
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30. 10.1039/D1GC01995C10.1039/D1GC01995C ↗
31. 10.1021/ed074p105510.1021/ed074p1055 ↗
32. 10.3762/bjoc.11.5310.3762/bjoc.11.53 ↗
33. 10.1515/hf-2015-021010.1515/hf-2015-0210 ↗
34. 10.1038/nature1386710.1038/nature13867 ↗
35. 10.1016/j.cogsc.2018.05.00110.1016/j.cogsc.2018.05.001 ↗
36. 10.1021/ol401065r10.1021/ol401065r ↗
37. 10.1080/0277381890805031210.1080/02773818908050312 ↗
38. 10.1016/j.fuproc.2018.09.01710.1016/j.fuproc.2018.09.017 ↗
39. 10.1039/C4RA03793F10.1039/C4RA03793F ↗
40. 10.1021/cs401199f10.1021/cs401199f ↗
41. 10.1039/C7GC00149E10.1039/C7GC00149E ↗
42. 10.1039/C7RA11947J10.1039/C7RA11947J ↗
43. 10.1021/acs.iecr.7b0480310.1021/acs.iecr.7b04803 ↗
44. 10.1016/j.fuel.2017.11.11110.1016/j.fuel.2017.11.111 ↗
45. 10.1016/j.apcatb.2013.12.03010.1016/j.apcatb.2013.12.030 ↗
46. Hardacre C. · 2014 · 289
47. 10.1002/cssc.20090024210.1002/cssc.200900242 ↗
48. 10.1039/C7CC04209D10.1039/C7CC04209D ↗
49. 10.1039/c0gc00437e10.1039/c0gc00437e ↗
50. 10.1021/acssuschemeng.0c0016210.1021/acssuschemeng.0c00162 ↗
51. 10.1002/celc.20180167610.1002/celc.201801676 ↗
52. 10.1557/mre.2020.4210.1557/mre.2020.42 ↗
53. 10.1002/anie.20201454410.1002/anie.202014544 ↗
54. 10.1002/ange.20201454410.1002/ange.202014544 ↗
55. 10.1039/D0SC01848A10.1039/D0SC01848A ↗
56. 10.1021/acs.chemrev.7b0039710.1021/acs.chemrev.7b00397 ↗
57. 10.1002/anie.20171273210.1002/anie.201712732 ↗
58. 10.1002/ange.20171273210.1002/ange.201712732 ↗
59. 10.1021/acs.chemrev.7b0065610.1021/acs.chemrev.7b00656 ↗
60. 10.1016/j.crci.2011.01.00210.1016/j.crci.2011.01.002 ↗
61. 10.1039/c0gc00382d10.1039/c0gc00382d ↗
62. 10.1002/anie.20140508210.1002/anie.201405082 ↗
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64. 10.1039/B918763B10.1039/B918763B ↗
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69. 10.1080/02773813.2015.113794510.1080/02773813.2015.1137945 ↗
70. 10.1039/C7RA03830E10.1039/C7RA03830E ↗
71. 10.1385/ABAB:84-86:1-9:15310.1385/ABAB:84-86:1-9:153 ↗
72. Ninane L. · 2008 · 102
73. 10.1021/ja01147a53610.1021/ja01147a536 ↗
74. 10.1021/ar500421910.1021/ar5004219 ↗
75. 10.1016/j.electacta.2009.11.01910.1016/j.electacta.2009.11.019 ↗
76. 10.1016/j.jelechem.2020.11489710.1016/j.jelechem.2020.114897 ↗
77. 10.1016/j.jelechem.2019.11350110.1016/j.jelechem.2019.113501 ↗
78. 10.1016/j.chemosphere.2010.12.05310.1016/j.chemosphere.2010.12.053 ↗
79. 10.1016/j.watres.2007.07.02310.1016/j.watres.2007.07.023 ↗
80. 10.1016/j.jhazmat.2007.04.07510.1016/j.jhazmat.2007.04.075 ↗
81. 10.1021/es900397y10.1021/es900397y ↗
82. 10.1021/es802351310.1021/es8023513 ↗
83. 10.1016/j.watres.2009.11.04510.1016/j.watres.2009.11.045 ↗
84. 10.1080/1093452100364878410.1080/10934521003648784 ↗
85. 10.1016/j.envpol.2021.11795710.1016/j.envpol.2021.117957 ↗
86. Wang H. · 2014 · 1
87. 10.1016/j.jhazmat.2019.12145810.1016/j.jhazmat.2019.121458 ↗
88. 10.1016/j.seppur.2021.11842010.1016/j.seppur.2021.118420 ↗
89. Nguema P. · Int. J. Microbiol. Res. · 2016 · 7 · 53
90. 10.1021/es803588k10.1021/es803588k ↗
91. 10.1016/j.jece.2017.03.02510.1016/j.jece.2017.03.025 ↗
92. 10.1016/j.chemosphere.2004.04.06010.1016/j.chemosphere.2004.04.060 ↗
93. 10.3390/molecules2617526610.3390/molecules26175266 ↗
94. 10.1016/j.jenvman.2008.10.00110.1016/j.jenvman.2008.10.001 ↗
95. 10.1023/A:101426952389810.1023/A:1014269523898 ↗
96. 10.1007/BF0024204410.1007/BF00242044 ↗
97. 10.1007/BF0023481810.1007/BF00234818 ↗
98. 10.1007/BF0024204310.1007/BF00242043 ↗
99. 10.1023/A:101848360366610.1023/A:1018483603666 ↗
100. 10.1016/j.jhazmat.2015.12.02010.1016/j.jhazmat.2015.12.020 ↗