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Durchbruch in der Forschung

Hochschule Hof findet Weg für Agrarfolien auf Holzbasis

Im Projekt LigNutz arbeiten Wissenschaftler an der Nutzung von Lignin, das bei der Papierherstellung anfällt. Es könnte die Basis für biologisch abbaubare Kunststoffe werden.

Lesezeit: 3 Minuten

Biogene Reststoffe für Wirtschaft und Industrie verwertbar zu machen: Das ist das vorrangige Forschungsziel des Instituts für angewandte Biopolymerforschung (ibp) an der Hochschule Hof. Nun könnte den Forschern ein interessanter Durchbruch gelungen sein. Mit Hilfe von Elektronenbestrahlung konnten sie bisher weitestgehend ungenutzte Reststoffe aus der Papierindustrie so behandeln, dass diese als Biokunststoffe zur Weiterverarbeitung eingesetzt werden können. Die so gewonnenen Werkstoffe sind weiterhin vollständig biologisch abbaubar und könnten schon heute für allerlei Produkte verwendet werden.

Reststoff bei der Papierproduktion

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Bei der Produktion von Papier wird Lignin als Reststoff ausgeschieden, da es andernfalls zum Vergilben der Papierblätter führen würde: Das so gewonnene Kraftlignin macht 85 % der weltweiten Ligninproduktion aus. Es wird derzeit aber nur zu etwa 5 % genutzt, zum Beispiel als Beimischung in Zement, Tiernahrung oder in den ligninhaltigen Arboform-Granulaten der Firma Tecnaro, welche zu spritzgegossenen Bauteilen weiterverarbeitet werden können. 95 % dagegen dienen allenfalls zur Energiegewinnung. „Das möchten wir ändern“, erklärt Kübra Aslan, Teamleiterin für die Verarbeitung von Biokunststoffen am Institut für angewandte Biopolymerforschung (ibp) der Hochschule Hof. Dort betreut sie das Forschungsprojekt LigNutz, welches bereits den Namen des Stoffes beinhaltet, um den sich derzeit die Ambitionen der Jungforscherin drehen. Das Biopolymer Lignin kommt in der Natur unter anderem in Bäumen vor, wo es für die Verholzung der Zellen und die Zugfestigkeit des Holzes verantwortlich ist.

Bestrahlung verändert die Struktur

Kraftlignin war als natürliches Biopolymer bislang für die Industrie schlicht nicht verwendbar, da es sich im Urzustand nicht schmelzen und damit auch nicht formen bzw. verarbeiten lässt.„Nun gibt es mehrere Möglichkeiten, die Struktur von Lignin so zu verändern, dass man es formen und verarbeiten kann. Eine chemische Behandlung kam dabei für uns natürlich nicht in Frage, da unser Endprodukt immer biologisch abbaubar bleiben soll. Darum haben wir uns für das Experimentieren mit einer Elektronenbestrahlung entschieden“, so Kübra Aslan. Zusammen mit ihrem Team absolvierte sie etliche Testreihen, um das gewünschte Ziel zu erreichen.

Neuer Stoff voll zu verarbeiten

Die Funktionsweise der Elektronenbestrahlung erklärt die Forscherin so: „Bei einem externen Partner unseres Instituts wurde die Oberfläche des Kraftlignins mit Elektronen in unterschiedlicher Stärke bestrahlt. In der Folge bilden sich an dieser Oberfläche freie Radikale, welche sich bei der Compoundierung mit einem anderen Biokunststoff verbinden und die chemische Struktur in der gewünschten Form verändern.“ Durch dieses Ergebnis wurde es den Forschenden nun auch möglich einen thermisch stabilen Lignincompound, also eine neue Verbindung des Biokunststoffes zu entwickeln. Diese hat die gewünschten Eigenschaften: „Der neue Biokunststoff auf der Basis von Kraftlignin kann nun durch eine formgebende Düse gepresst und somit gestaltet werden. Das entsprechende Verfahren nennt sich Extrusion. Auf diese Art und Weise können wir bei uns am Institut zum Beispiel Schlauchfolien herstellen“, so Kübra Aslan. Nach der Extrusion verfügen die Produkte zudem über sehr gute mechanische Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit und/oder hohe Bruchdehnung, was die Einsatzmöglichkeiten des Produktes erweitert.

Offene Fragen

Allerdings sind damit noch nicht alle Probleme bei der Nutzbarmachung des Reststoffes Lignin beseitigt: „Lignin hat - auch in der bearbeiteten Form - einen leichten Geruch nach Verbranntem an sich. Das heißt natürlich, dass es derzeit noch nicht für alle Produkte geeignet ist, insbesondere nicht für solche, die nah am Menschen sind. Hier hat die Forschung also noch einen Weg vor sich“, so Prof. Dr. Michael Nase, Leiter des ibp.

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