Das Institut f\u00fcr Holz- und Papiertechnik der TU Dresden hat ein Verfahren entwickelt, bei dem auf den Einsatz der \u00fcblichen Bindemittel bei der Herstellung von Faserwerkstoffen verzichtet werden kann. Dabei erfolgt eine Aktivierung stoffeigener Bindekr\u00e4fte, so dass die gew\u00fcnschte Werkstoffqualit\u00e4t ohne Klebstoffzus\u00e4tze erreicht werden kann. <\/p>\n
Inzwischen wurden innerhalb eines gef\u00f6rderten Projektes in Zusammenarbeit mit dem S\u00e4chsischen Institut f\u00fcr Angewandte Biotechnologie an der Universit\u00e4t Leipzig, dem Verfahrenstechnischen Institut Saalfeld und anderen Partnern erste Erfolge erzielt (s. Meldung vom 2003-02-21<\/a>).<\/p>\n nova<\/a> hatte nun Gelegenheit, dem technischen Mitarbeiter Dipl. Ing. Holger Unbehaun per E-Mail-Interview einige weiter f\u00fchrende Fragen zu dem Projekt zu stellen, die dieser freundlicherweise sehr aufschlussreich beantwortete.<\/p>\n nova:<\/b> Ihr Institut hat ein Verfahren entwickelt, Faserwerkstoffe allein durch eine enzymatische Aktivierung stoffeigener Bindekr\u00e4fte zu stabilisieren. Um welche Enzyme handelt es sich hierbei und welche stoffeigenen Binder sind gemeint? <\/p>\n H. Unbehaun:<\/b> F\u00fcr unsere Versuche wurden Xylanasen eingesetzt, die zur Gruppe der Hydrolasen geh\u00f6ren, d.h. die Enzyme katalysieren eine teilweise Depolymerisation der Hemizellulosen unter Einlagerung von Wasser. Durch kurzzeitige enzymatische Behandlung der Holzfasern wird also eine Teilhydrolyse der Hemizellulosen und damit eine Aufspaltung der Lignin-Hemicellulose Schicht an der Faseroberfl\u00e4che erreicht. Bisherige Arbeiten zur enzymatischen Aktivierung konzentrierten sich ausschlie\u00dflich auf eine Aktivierung der Ligninkomponente mit Oxidasen und Peroxidasen, wobei jedoch die hohen Konzentrationen und langen Einwirkzeiten einer industriellen Anwendung im Wege stehen. Im Gegensatz dazu wirken Xylanasen schon nach wenigen Minuten und k\u00f6nnen in Konzentrationen von 3 – 5%, bezogen auf die Faserstoffmenge, eingesetzt werden. Zudem betragen die Kosten der Enzympr\u00e4parate nur etwa ein Drittel der Kosten f\u00fcr ligninoxidierenden Enzyme wie beispielsweise Laccase. <\/p>\n Nach der Einwirkung der Xylanase auf den Faserstoff f\u00fchren die enzymatischen Abbauprodukte beim Hei\u00dfpressen zur Ausbildung von Faser-zu-Faser-Bindungen, wobei die gebildeten Mono- und Disaccharide \u00fcber verschiedene Reaktionen repolymerisiert werden. Im Ergebnisse k\u00f6nnen ohne die Zugabe von Bindemitteln Faserplatten in verschiedenen Dichtebereichen hergestellt werden, die in ihren Festigkeiten denen handels\u00fcblicher Produkte entsprechen.<\/p>\n nova:<\/b> Welche Konsequenzen k\u00f6nnten sich Ihrer Ansicht nach f\u00fcr das neue Verfahren in der industriellen MDF-Herstellung ergeben? <\/p>\n H. Unbehaun:<\/b> Nach der heute angewandten Technologie zur Herstellung von MDF sind ca. 4 bis 12% Kunstharzbindemittel einzusetzen, um die erforderlichen physikomechanischen Eigenschaften zu erzielen. Diese Bindemittel auf Formaldehyd- oder Isocyanatbasis verursachen in Abh\u00e4ngigkeit von den jeweiligen Roh\u00f6lpreisen und anderen Marktspezifika hohe Kosten sowie Umwelt- und Gesundheitsprobleme sowohl in der Phase der Werkstoffherstellung und -verarbeitung als auch im Gebrauch und nicht zuletzt bei der Entsorgung. In dem Projekt wird die Entwicklung neuer Werkstoffe und Produkte auf lignocelluloser Basis unter Einbeziehung eines biotechnologischen Verfahrens angestrebt. <\/p>\n In der Papierindustrie sind biotechnologische Verfahren, wie Biobleaching und Biopulping bereits etabliert. In der Holzwerkstoffindustrie gibt es bisher kein Beispiel f\u00fcr eine gelungene Umsetzung eines derartigen Verfahrens im industriellen Ma\u00dfstab. Durch die rasante Entwicklung im Bereich von Biotechnologie und Enzymtechnik erscheint es jedoch zunehmend m\u00f6glich, synthetische Bindemittel durch die Anwendung alternativer Verfahren zu substituieren. Die bei der Faserstoffinkubation in Anwendung kommenden Hydrolasen z\u00e4hlen zur Gruppe der sog. “Billig-Ezyme” und sind deshalb f\u00fcr eine technische Umsetzung pr\u00e4destiniert. Die Holzwerkstoffindustrie z\u00e4hlt weltweit zu den gr\u00f6\u00dften Verbrauchern von petrochemischen Klebstoffen. Die Etablierung biotechnologischer Verfahren w\u00fcrde in diesem Bereich eine immense Verringerung der Umweltbelastung und der Entsorgungskosten bewirken. Eine steigende Akzeptanz von Werkstoffen und Produkten ist zu erwarten.<\/p>\n nova:<\/b> L\u00e4sst sich das Verfahren auch auf recycletes Material anwenden und falls ja, wie ist das Procedere mit etwaigen Kleberresten aus dem Altholz? <\/p>\n H. Unbehaun:<\/b> Das Verhalten von recycletem Material in Kombination mit Enzymen wurde von uns noch nicht untersucht. Prinzipiell erscheint die Anwendung aber denkbar, wenn der inhibierende Einfluss von Reststoffen im Fasermaterial ausgeschlossen werden kann.<\/p>\n nova:<\/b> Wie verh\u00e4lt es sich mit der Feuchtefestigkeit solcher Bindemittel-freien Faserwerkstoffe? <\/p>\n H. Unbehaun:<\/b> Die Werkstoffe erf\u00fcllen nach heutigem Entwicklungsstand die Anforderungen der DIN EN 622 -5 von MDF f\u00fcr allgemeine und tragende Zwecke im Trockenbereich, d.h. f\u00fcr den Einsatz im M\u00f6bel- und Innenausbau sind diese Werkstoffe geeignet. Die Normfestigkeitswerte bei Zyklustest und Kochpr\u00fcfung werden derzeit noch nicht erf\u00fcllt, so dass die Werkstoffe f\u00fcr den Einsatz im Feuchte- und Au\u00dfenbereich nicht geeignet sind. Daher ist bisher nicht m\u00f6glich, in allen Bereichen isocyanat- und phenolharzgebundene MDF vollst\u00e4ndig zu substituieren. Hier sind weitere Entwicklungsarbeiten notwendig.<\/p>\n nova:<\/b> K\u00f6nnten Tannin-St\u00e4rke-gebundene MDF<\/a>, wie sie beispielsweise von Fraunhofer WKI oder am Institut f\u00fcr Holzbiologie und Holztechnologie der Universit\u00e4t G\u00f6ttingen (vgl. Meldung vom 2002-04-12<\/a>) vorgestellt wurden, ebenfalls als Bindemittel-frei im Sinne von VOC gelten? <\/p>\n H. Unbehaun:<\/b> In den genannten Verfahren werden Tannine aus Holz- und Rindenextrakten mit und ohne Zusatzstoffe (hydrolysierte St\u00e4rke, Proteine) als Ersatz f\u00fcr synthetische Bindemittel eingesetzt. Die Bindewirkung beruht auf Adh\u00e4sionskr\u00e4ften und ist denen herk\u00f6mmlicher Harnstoff- oder Phenolharzbindemittel \u00e4hnlich. Hier gelingt eine Teilsubstitution problematischer Stoffe, als Reaktionspartner f\u00fcr Tannine ist ein gewisser Anteil an Formaldehyd aber unvermeidbar.<\/p>\n nova:<\/b> Vielen Dank, Herr Unbehaun, f\u00fcr diese interessanten Antworten!<\/p>\n Kontakt:<\/b> Professor Andr\u00e9 Wagenf\u00fchr
Dipl.-Ing. Holger Unbehaun
Tel.: +49-(0)351-463-38109
E-Mail: unbehaun@mhp.mw.tu-dresden.de<\/a> <\/p>\n
Tel.: +49-(0)351-463-38101
E-Mail: wagenfuehr@mhp.mw.tu-dresden.de<\/a> <\/p>\n