4 Mai 2007

Universität Jena: Chemiker entwickeln ionische Flüssigkeiten für die Celluloseverarbeitung

“Nachwachsende Rohstoffe rücken immer stärker in den Blickpunkt”, beobachtet Dr. Annegret Stark von der Friedrich-Schiller-Universität Jena und nennt als Beispiel die Cellulose. Als Bestandteil von Holz macht sie einen Großteil der auf der Erde vorkommenden Biomasse aus. “Schon heute wird Cellulose vielfältig genutzt, ob als Rohstoff für die Papierherstellung, in der Bekleidungsindustrie beispielsweise in Form von Viskose sowie als Basis für verschiedenste Verpackungsmaterialien oder als Wärme- und Schalldämmstoff”, so die Chemikerin vom Institut für Technische Chemie und Umweltchemie.

Doch nicht allein ihr Vorhandensein in großer Menge macht Cellulose als Rohstoff für die Industrie interessant. Vielmehr lässt sie sich chemisch so modifizieren, dass sie neue zusätzliche Eigenschaften bekommt und z. B. antibakteriell wirkt. Dem steht jedoch bislang ein Problem im Wege: Cellulose ist absolut unlöslich in Wasser und den meisten gängigen Lösungsmitteln. Eine gute Löslichkeit ist aber zumeist Voraussetzung für ihre Verarbeitung. Bisher mussten Laborchemiker wie auch industrielle Anwender den Naturstoff Cellulose deshalb in komplizierten Gemischen lösen, die jedoch eine ganze Reihe gravierender Nachteile haben. Sie sind sie z. B. nicht recyclebar und neigen bei hohen Temperaturen zu gefährlichen Verpuffungen.

Deshalb haben Forscher des Instituts für Technische Chemie und Umweltchemie und des Kompetenzzentrums Polysaccharidforschung der Universität Jena sowie der Ostthüringischen Materialprüfgesellschaft für Textil und Kunststoffe mbH in Rudolstadt ein gemeinsames Forschungsprojekt ins Leben gerufen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Forschungsvorhaben in den kommenden anderthalb Jahren mit rund 460.000 Euro. In diesem Projekt wollen die Wissenschaftler eine neue Klasse von Lösungsmitteln, die so genannten ionischen Flüssigkeiten, für die Verspinnung der Cellulose zu Fasern untersuchen.

Im Gegensatz zu konventionellen organischen Lösungsmitteln bestehen ionische Flüssigkeiten vollständig aus Ionen. “Es handelt sich um Salze, die bei Raumtemperatur flüssig sind”, so die Chemikerin Stark. Diese haben den großen Vorteil, dass sie nicht verdampfen und deshalb keine explosiven Gasgemische bilden. Neben dem Sicherheitsaspekt haben die Kooperationspartner auch das Recycling der Lösungsmittel nach der Celluloseverarbeitung im Blick. “Wir wollen einen Prozess etablieren, der sowohl aus ökologischer als auch ökonomischer Sicht effizienter als bestehende Verfahren ist und gleichzeitig Fasern von höherer Reiß- und Schlingenfestigkeit erzielen”, nennt Dr. Stark das Projektziel.

Neben diesen praktischen Vorteilen eröffnet der Einsatz ionischer Flüssigkeiten als Lösungsmittel zur Celluloseverarbeitung aber auch völlig neue Möglichkeiten der chemischen Modifizierung. So ist mittels ionischer Flüssigkeiten beispielsweise die vollständige Acetylierung der Cellulose möglich. Diese und andere chemische Modifizierungen der Struktur der Cellulose und die damit einhergehenden Änderungen ihrer Eigenschaften erlauben die Herstellung von pharmazeutischen Produkten, Lebensmitteln und Baustoffen. Weitere Modifizierungen werden derzeit in der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Thomas Heinze untersucht. Der Professor für Organische Chemie der Universität Jena leitet das Kompetenzzentrum Polysaccharidforschung, wo neue bioaktive Funktionsfasern auf Cellulosebasis bis zur Marktreife entwickelt werden.

Kontakt
Dr. Annegret Stark
Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Lessingstraße 12
07743 Jena
Tel: 03641 948413
E-Mail: annegret.stark@uni-jena.de

(Vgl. Meldungen vom 2007-03-30 und 2006-08-30.)

Source: Friedrich-Schiller-Universität Jena, 2007-05-04.

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