{"id":140621,"date":"2024-03-14T07:06:00","date_gmt":"2024-03-14T06:06:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=140621"},"modified":"2024-03-12T10:57:57","modified_gmt":"2024-03-12T09:57:57","slug":"klebstoffe-aus-federn","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/klebstoffe-aus-federn\/","title":{"rendered":"Klebstoffe aus Federn"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Klebstoffe beruhen fast immer auf fossilen Rohstoffen wie Erd\u00f6l. Fraunhofer-Forschende haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem der biobasierte Rohstoff Keratin erschlossen wird. Die leistungsf\u00e4hige Protein-Verbindung ist beispielsweise in H\u00fchnerfedern enthalten. Damit kann man nicht nur eine Vielzahl unterschiedlicher Klebstoffe f\u00fcr verschiedene Anwendungsbereiche herstellen. Die Verfahren und Endprodukte sind vielmehr nachhaltig und orientieren sich am Grundprinzip einer bioinspirierten Kreislaufwirtschaft. Das gemeinsame Projekt mit der Henkel AG & Co. KGaA adressiert einen Milliardenmarkt.<\/strong><\/p>\n\n\n

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\"Federn
Federn enthalten Keratin, ein wasserunl\u00f6sliches Strukturprotein, aus dem sich Bestandteile von Klebstoffen herstellen lassen. \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Klebstoffe sind fast \u00fcberall: in Sportschuhen, im Smartphone, im Bodenbelag, in M\u00f6beln, in Textilien oder in Verpackungen. Sogar die Frontscheiben von Autos werden eingeklebt. Experten kennen mehr als 1000 unterschiedliche Klebstoff-Varianten. Diese verbinden fast alle denkbaren Materialien miteinander. Klebstoffe wiegen nicht viel und sind deshalb f\u00fcr den Leichtbau geeignet. Zudem verziehen sich geklebte Fl\u00e4chen nicht, da der Druck anders als bei Schraubverbindungen gleichm\u00e4\u00dfig verteilt wird. Klebstoff rostet nicht und dichtet gegen Feuchtigkeit ab. Zudem sind mit Klebstoff verbundene Fl\u00e4chen weniger empfindlich gegen Schwingungen. Und Klebstoffe sind preiswert und relativ einfach zu verarbeiten.<\/p>\n\n\n

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\"H\u00fchnerfedern
H\u00fchnerfedern werden einem enzymatischen Prozess unterzogen, bei dem langkettige Polymere bzw. Protein-Ketten via Hydrolyse in kurzkettige Polymere gespalten werden. Diese bilden die Grundlage f\u00fcr die Herstellung der Klebstoffe. \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Federn aus der Gefl\u00fcgelfleischproduktion<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Bisher werden Klebstoffe fast immer aus fossilen Rohstoffen wie Erd\u00f6l hergestellt. Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB geht nun einen anderen Weg. Die Forscherinnen und Forscher nutzen Federn als Ausgangsmaterial statt Erd\u00f6l. Federn fallen bei der Gefl\u00fcgelfleischherstellung als Abf\u00e4lle an. Sie werden vernichtet oder in Tierfutter gemischt. Doch f\u00fcr Abfall sind die Federn viel zu schade, denn Federn enthalten das Strukturprotein Keratin. Dieses Biopolymer wird von Tieren f\u00fcr Krallen, Klauen, Hufe oder eben Federn gebildet. Seine Faserstruktur verleiht hohe Festigkeit.<\/p>\n\n\n\n

Warum Keratin ideal f\u00fcr die Klebstoff-Herstellung ist<\/strong><\/h3>\n\n\n
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\"Am
Am Fraunhofer CBP wurde das Verfahren in einen gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab skaliert und es wurden mehrere Kilogramm H\u00fchnerfedern verarbeitet. \u00a9 Fraunhofer CBP<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Keratin ist ein umweltfreundlicher, weil biologisch abbaubarer Stoff, der dar\u00fcber hinaus durch seine Struktur jene Eigenschaften besitzt, die ihn f\u00fcr die Herstellung von Klebstoffen besonders geeignet machen. Die Polymer-Struktur, also die besonders langkettigen Molek\u00fcle, in Verbindung mit der Eigenschaft, \u00fcber seine funktionellen Gruppen Vernetzungsreaktionen einzugehen, pr\u00e4destiniert Keratin f\u00fcr die Herstellung von Klebstoffen aller Art. \u00bbDie f\u00fcr Klebstoffe erforderlichen Merkmale sind im Ausgangsmaterial gewisserma\u00dfen schon angelegt und m\u00fcssen nur freigelegt, modifiziert und formuliert werden\u00ab, erkl\u00e4rt Projektleiter Dr. Michael Richter.<\/p>\n\n\n\n

Plattform-Chemikalie und Spezialklebstoffe<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Beim Projekt KERAbond \u00bbSpezialchemikalien aus ma\u00dfgeschneiderten funktionalen Keratin-Proteinen\u00ab \u2013 Kera steht f\u00fcr Keratin, das englische Wort bond f\u00fcr Kleben \u2013 hat das Fraunhofer IGB in den letzten drei Jahren mit der Henkel AG & Co. KGaA zusammengearbeitet. Das Unternehmen ist Weltmarktf\u00fchrer im Klebstoff-Bereich.<\/p>\n\n\n\n

Dabei haben die Projektpartner ein neues Verfahren entwickelt und optimiert. Im ersten Schritt werden die vom Schlachtbetrieb angelieferten Federn sterilisiert, gewaschen und mechanisch zerkleinert. Anschlie\u00dfend erfolgt ein enzymatischer Prozess, bei dem die langkettigen Polymere bzw. Protein-Ketten via Hydrolyse in kurzkettige Polymere gespalten werden.<\/p>\n\n\n\n

Im Ergebnis soll eine Plattform-Chemikalie entstehen, die als Ausgangsstoff f\u00fcr die Weiterentwicklung speziell formulierter Klebstoffe dienen kann. \u00bbWir nutzen das Verfahren und die Plattform-Chemikalie wie eine Toolbox, mit der wir die gew\u00fcnschten Merkmale des Endprodukts herstellen\u00ab, sagt Richter. Auf diese Weise k\u00f6nnte man Parameter wie Aush\u00e4rtezeit, Elastizit\u00e4t, Temperaturverhalten oder Festigkeit des gew\u00fcnschten Spezialklebers festlegen. Daneben lassen sich nicht nur einfach Klebstoffe, sondern auch verwandte Substanzen wie H\u00e4rter, Beschichtungen oder Grundierungen produzieren.<\/p>\n\n\n\n

Im n\u00e4chsten Schritt peilte das Fraunhofer-Team die Konversion der Federn im Gro\u00dfma\u00dfstab an. Diese Hochskalierung fand am Fraunhofer-Zentrum f\u00fcr Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna statt. Ziel war es zu beweisen, dass die Herstellung der Plattform-Chemikalien auf Keratin-Basis auch im industriellen Ma\u00dfstab kosteng\u00fcnstig realisierbar ist. Dabei wurden mehrere Kilogramm H\u00fchnerfedern verarbeitet, und das dabei produzierte Material konnte f\u00fcr erste vielversprechende Materialtests am Fraunhofer IGB und bei Henkel eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n

Baustein f\u00fcr eine bioinspirierte \u00d6konomie<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

F\u00fcr die Fraunhofer-Gesellschaft hat diese bioinspirierte Verfahrenstechnik eine besondere Bedeutung. Diese ersch\u00f6pft sich nicht darin, dass biologisch abbaubare Rohstoffe oder besonders effiziente Herstellungsverfahren zum Einsatz kommen. Vielmehr z\u00e4hlt Biotechnologie zu den zentralen Forschungsfeldern der Fraunhofer-Gesellschaft. <\/p>\n\n\n\n

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Richter formuliert die zentrale Idee: \u00bbWir lassen uns von Funktionen oder Eigenschaften inspirieren, die in der Natur oder in nat\u00fcrlichen Rohstoffen bereits vorhanden sind. Und wir versuchen, diese Eigenschaften durch innovative Herstellungsprozesse in die Produkte zu \u00fcbersetzen. So entsteht ein bioinspirierter Kreislauf der wertvollen Rohstoffe.\u00ab<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Das Fraunhofer IGB besch\u00e4ftigt sich seit Jahren mit allen Aspekten der Bio\u00f6konomie und hat sich beispielsweise beim Thema Keratin exklusives Know-how erarbeitet. Deshalb ist das Chemie-Unternehmen Henkel f\u00fcr dieses Projekt an das Fraunhofer IGB herangetreten.<\/p>\n\n\n\n

\u00d6konomisch hat das Projekt Gewicht. Nach Angaben von Statista wurden allein in Deutschland im Jahr 2019 rund eine Million Tonnen Klebstoffe produziert. Deren Gesamtwert betr\u00e4gt etwa 1,87 Milliarden Euro.<\/p>\n\n\n\n

Und auch der wissenschaftliche Output stimmt: Zum neuen Verfahren wurde eine Patentanmeldung eingereicht sowie eine Ver\u00f6ffentlichung in einem wissenschaftlichen Fachjournal publiziert. Zwei Doktoranden, die bei Henkel und Fraunhofer intensiv an dem Projekt forschten, werden ihre Doktorarbeiten voraussichtlich im ersten Quartal 2024 abschlie\u00dfen k\u00f6nnen. Mit der neuen Technologie auf Keratin-Basis werden sich viele Plattform-Chemikalien nachhaltig und bioinspiriert produzieren lassen.<\/p>\n\n\n\n

Das KERAbond-Projekt wurde \u00fcber drei Jahre von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) in G\u00fclzow im Auftrag des Bundesministeriums f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft aus dem F\u00f6rderprogramm \u00bbNachwachsende Rohstoffe\u00ab gef\u00f6rdert und unterst\u00fctzt (F\u00f6rderkennzeichen 22014218).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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