Die fortschreitende Wüstenbildung in allen Teilen der Welt ist eine der gravierendsten Auswirkungen der negativen Umweltveränderungen unserer Zeit (Kofi Annan 2006). Große Flächen natürlicher Vegetation und fruchtbaren Landes wurden vor allem im letzten Jahrhundert und überwiegend durch menschliche Aktivitäten zerstört. Die Rekultivierung solcher Flächen im Sinne der Wiederherstellung einer den Boden schützenden Vegetationsdecke erfordert neben einem ausreichenden Wasser- und Nährstoffangebot auch die Bereitstellung einer bestimmten Menge mikrobiell verwertbarer organischer Substanz. Die Humifizierung ist ein natürlicher Prozess, in dessen Verlauf Lignin (das am stärksten gegen mikrobiellen Abbau resistente pflanzliche Polymer) zu Huminstoffen umgewandelt wird, die letztlich eine wichtige Rolle bei der Keimung und dem Pflanzenwachstum spielen. Da in den meisten von Wind- und Wassererosion bzw. der daraus resultierenden Wüstenbildung betroffenen Gegenden gewöhnlich kaum geeignete organische Substanz in den erforderlichen Mengen zur Verfügung steht, sind andere, preiswerte Alternativen von großem Interesse. Eines der am aussichtsreichsten Materialien zur Herstellung von Humusersatzstoffen sind technische Lignine, die in bedeutenden Mengen als Abfallstoffe bei dem großtechnischen Prozess des Holzaufschlusses anfallen. Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass technische Lignine durch Oxidation in wässriger ammoniakalischer Lösung (Ammonoxidation) in organomineralische Düngemittel mit Humuscharakter überführt werden können, die sich nicht nur für die Rekultivierung von degradierten Böden sondern auch z.B. im Zierpflanzenbau, im biologischen Landbau oder bei der Dachbegrünung einsetzen lassen. Da über die Art der Stickstoffbindung in ammonoxidierten Ligninen bisher nur wenig bekannt ist, diese Informationen jedoch zur Beurteilung des Mineralisationsverhaltens der Humusersatzstoffe im Boden benötigt werden, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit versucht, detailliertere Kenntnisse über die Art des organisch gebundenen Stickstoffs zu erlangen. Dazu wurden ein technisches Lignin (Indulin ATTM; Kraft-Lignin) als auch eine Reihe von phenolischen Modellsubstanzen unter vergleichbaren Reaktionsbedingungen ammonoxidiert und die erhaltenen Produkte unter Nutzung verschiedener instrumentell-analytischer Verfahren wie UV/Vis Spektrometrie, Curiepunkt-Pyrolyse-GC/MS, GC/MS, Röntgenstrahl-Photoelektronenspektroskopie (XPS) und 15N CPMAS NMR Spektroskopie untersucht. Zur Untersuchung der Rolle des Stickstoffs bei der Lignin-Modifizierung wurden ausgewählte Edukte in wässriger Natriumhydroxid-Lösung statt Ammoniumhydroxid-Lösung oxidiert. Aus der Gesamtheit der durchgeführten Untersuchungen lässt sich schlussfolgern, dass offensichtlich der größte Anteil des organisch gebundenen Stickstoffs ammonoxidierter Lignine wie auch phenolischer Modellsubstanzen in amidischer Form vorliegt. Außerdem konnte pyrrolartig gebundener Stickstoff, Harnstoff, ein variabler, aber vergleichsweise kleiner Anteil Amine sowie ein größerer Anteil Ammoniumsalze nachgewiesen werden.

Desertification is one of the world's most alarming processes of environmental degradation (Kofi Annan 2006). Vast areas of natural vegetation and arable land have been destroyed by human activity throughout the last century. Rehabilitation in terms of re-establishing a vegetation cover requires not only sufficient amounts of water and nutrients but also a certain amount of microbiologically accessible organic matter. Humification is a natural process which transforms lignin (the plant-derived biopolymer which is most resistant to microbiological degradation) to humic matter, the latter playing an important role in germination and plant growth. Many countries suffer from desertification and the amount of available organic matter that could be used for soil improvement is not sufficient, therefore it became necessary to find out alternative humus pre-cursors. Technical lignins are very promising raw materials which could be used as feedstock for artificial humus production and which are obtained as by-products from the different wood pulping processes in huge amounts. It has been found that technical lignins can be converted into artificial humic substances (organo-mineralic fertilizers) by ammoxidation process. The novel materials can be not only used for large-scale rehabilitation of degraded soils but also as organo-mineral fertilizers in horticulture, organic farming and the production of landscaped roofs. However, little is known about the kind of nitrogen binding of N-modified lignins. Therfore, we tried to shed more light into the nature of nitrogen binding of such materials. The aim of this project was to study the nature of N-binding in ammoxidized lignins such as the Kraft lignin Indulin ATTM, but also in ammoxidized simple phenolic model compounds In order to perform 15N CPMAS NMR spectroscopic measurements, some of the lignins / phenols were ammoxidized by using 15N labelled NH4OH. To investigate the difference between oxidation and ammoxidation, lignins and phenols were oxidized using the same reaction conditions but using aqueous sodium hydroxide instead of ammonium hydroxide for adjusting alkaline reaction conditions. Analytical techniques applied comprise GC/MS, Curiepoint pyrolysis GC/MS, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and 15N CPMAS NMR spectroscopy. There is some evidence from the results that ammonia salts, amides and pyrrol-type nitrogen are the main nitrogen moieties in ammoxidized phenol model compounds as well as in ammoxidized technical lignins. The amide fraction seems to contain the highest portion of organically bonded nitrogen.