20 Februar 2018

TU-Studenten gewinnen Kleber aus Stroh

Projekt Bioraffinerie 2021 –Harburger Uni und tesa arbeiten gemeinsam daran, pflanzliche Abfälle in Klebstoff nutzbar zu machen

Gold aus Stroh spinnen – nur Rumpelstilzchen besitzt diese Fertigkeit. Eine Gruppe junger Verfahrenstechniker an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) eifert dem Märchen-Kobold nach. Xihua Hu, Joana Gil und Marc Conrad gewinnen aus Stroh zwar kein Edelmetall, aber immerhin den Rohstoff Lignin. Der Bestandteil pflanzlicher Zellwände könnte künftig als Zusatz biologisch abbaubarer Kunststoffe, als Teil von Dämmstoffen oder als Ersatz für Aktivkohle eingesetzt werden. Sehr wahrscheinlich wird er künftig in Klebstoffen Verwendung finden.

Die Nutzung für selbst klebende Bänder – etwa Malerband, Teppichband oder Paketband – steht im Fokus der Forschung an der TUHH. Denn die Uni und der Klebeband-Hersteller tesa kooperieren bei “Bioraffinerie 2021“, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt. Die experimentelle Untersuchung von Lignin für den Einsatz in Produkten des täglichen Bedarfs gehört dazu.

Forschung läuft seit Jahren, Ende nicht absehbar

tesa lässt sich das Vorhaben viel kosten. Wie viel, will man in der Zentrale in Norderstedt nicht verraten. Aber klar ist: Die Forschung läuft schon seit Jahren, eine Ende ist noch nicht absehbar. Und während die Uni die Forschungskosten erstattet bekommt, trägt der Konzern den Löwenanteil des Aufwands selbst. Denn das Traditionsunternehmen begreift Innovationen als Basis seines Erfolgs.

Rund 500 Angestellte arbeiten in tesas Forschungs- und Technologiezentren in Deutschland, den USA und China, davon etwa 300 in Norderstedt. Regelmäßig zu überprüfen, ob es für verwendete Rohstoffe umweltfreundlichere Alternativen gibt, gehört zur Unternehmensphilosophie.

Lignin verspricht eine Verbesserung der Ökobilanz. Als nachwachsender Rohstoff könnte es die heutigen Füllstoffe ersetzen und eventuell sogar die Haltbarkeit der Klebebänder verlängern. Somit könnten fossile und daher begrenzt verfügbare Rohstoffe durch ein Abfallprodukt ersetzt werden, das nachwächst und massenhaft anfällt. Etwa in Form von Stroh bei der Getreide-, Mais- und Zuckerrohrproduktion. Als Sägespäne bei der Holzverarbeitung, als Gär-Rest in Biogasanlagen, als Brauerei-Extrakt.

Die für den Menschen nicht verdauliche Biomasse wird bisher meist verbrannt. Ziel der Forschung ist es, das Lignin noch anderweitig zu verwenden, bevor es der finalen thermischen Verwertung zugeführt wird und somit idealerweise Energie liefert. Insgesamt wurde das Lignin also einen zweiten “Lebenszyklus” durchlaufen.

Noch immer wird am besten Rezept getüftelt

Im Technikum der Harburger Uni wird Lignin vorwiegend aus Weizenstroh gewonnen. Das geht ganz ohne Hexerei, etwa wie Kaffeekochen: Heißes Wasser (200 Grad) wird mit hohem Druck (50 bar) durch zerkleinertes Stroh gepresst. Nach der sogenannten Heißwasserhydrolyse werden dem festen Material chemische Stoffe (Enzyme) zugesetzt, die es in Zucker (Zellulose) und Lignin aufspalten. Der Zucker kann beispielsweise zu Biokraftstoff verarbeitet werden.

Der größte Teil des Lignins wird in Form von feinem Pulver ins Norderstedter tesa-Labor gebracht, wo die Chemikerin Cai Rong Lim und ihr Team es mit Naturkautschuk und Harz vermengen und die Mischung anschließend von Maschinen durchkneten, auf Papier oder Folie ausstreichen und trocknen lassen. Ein Vorgang, der ans Keksebacken erinnert. Zuletzt werden die Proben unter streng kontrollierten Laborbedingungen auf Festigkeit und Klebkraft getestet.

Noch immer wird am besten Rezept getüftelt. Regelmäßig treffen sich die Harburger Doktoranden mit den Forschern von tesa, um sich darüber auszutauschen, woraus und wie genau das für Klebebänder perfekte Lignin hergestellt werden sollte. Dass es bis zur Produktionsreife noch dauern wird, liegt auch daran, dass die Verfahrenstechniker der TUHH im Technikum nur geringe Mengen Lignin herstellen können – maximal eine Tonne pro Jahr. Die industrielle Produktion des braunen Goldes wird die nächste Herausforderung auf dem Weg zu diesem Bioraffinerie-Konzept der Zukunft sein.

Der Name Lignin leitet sich vom lateinischen lignum = Holz ab. Es ist Bestandteil von pflanzlichen Zellwänden. Neben Cellulose und Chitin gehört Lignin zu den häufigsten organischen Verbindungen. Weizenstroh beispielsweise besteht zu 25 Prozent aus Lignin. Es sorgt für Druckfestigkeit. Ohne das bräunliche Stützmaterial könnten Pflanzen nicht verholzen und in die Höhe wachsen. Außerdem bietet Lignin wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Wasser in die Zellwände, gegen UV-Licht und Schädlinge.

Source: Hamburger Abendblatt, 2018-02-08.
Author: Martina Berliner

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