{"id":78354,"date":"2020-09-08T07:35:18","date_gmt":"2020-09-08T05:35:18","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=78354"},"modified":"2020-09-04T11:51:27","modified_gmt":"2020-09-04T09:51:27","slug":"von-der-biopaste-zum-bioplastik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/von-der-biopaste-zum-bioplastik\/","title":{"rendered":"Von der Biopaste zum Bioplastik"},"content":{"rendered":"
\"Bildschirmfoto
Die Biopaste, die bei diesem Druckvorgang eines Zylinders verwendet wurde, besteht zu je 50 Prozent aus Lignin und Zellulose. Foto: Lisa Ebers<\/figcaption><\/figure>\n

Eine z\u00e4hfl\u00fcssige Biopaste, die sich gut verarbeiten l\u00e4sst, schnell verfestigt und daf\u00fcr eignet, selbst komplexe Strukturen im 3-D-Druck-Verfahren herzustellen: Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie von der Professur f\u00fcr Forstliche Biomaterialien der Universit\u00e4t Freiburg hat einen biologisch abbaubaren Kunststoff entwickelt, der auf Holz basiert und perspektivisch Anwendungsm\u00f6glichkeiten beispielsweise im Leichtbau er\u00f6ffnet. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben ihre ersten Ergebnisse in den Fachzeitschriften Applied Bio Materials und Biomacromolecules vorgestellt.<\/strong><\/p>\n

Lignin verst\u00e4rkt die Zellw\u00e4nde von Pflanzenzellen und bewirkt, dass diese verholzen \u2013 ein Mechanismus, mit dem sich die Pflanzen beispielsweise vor Wind oder vor Sch\u00e4dlingen sch\u00fctzen. In der Papierherstellung bleibt es als Abfallprodukt zur\u00fcck und wird zum Gro\u00dfteil zur Produktion von Bioenergie verbrannt. \u201eWir forschen daher nach alternativen M\u00f6glichkeiten, um diesen Rohstoff in Zukunft besser nutzen zu k\u00f6nnen\u201c, sagt Laborie. Hierf\u00fcr hat das Team eine Materialkombination, die bereits in den 1980er Jahren von einem US-amerikanischen Forschungsteam untersucht wurde, nochmals genauer unter die Lupe genommen. In diesem System sind einerseits Fl\u00fcssigkristalle auf der Basis von Zellulose, dem Hauptbestandteil pflanzlicher Zellw\u00e4nde, neben der Festigkeit f\u00fcr ein gutes Flie\u00dfverhalten der Biopaste verantwortlich. Der andere Bestandteil, Lignin, kann im Verarbeitungsprozess des Biokunststoffs, wie Robert Gleuwitz in seiner Doktorarbeit herausgefunden hat, die Mikrostruktur \u201everkleben\u201c. Deren Ausrichtung bestimmt in der Folge die Eigenschaften des Biokunststoffs: So kann er beispielsweise steifer oder flexibler reagieren, je nachdem, aus welcher Richtung eine Kraft auf ihn einwirkt.<\/p>\n

Bis zu einer m\u00f6glichen industriellen Anwendung, etwa als Verbundwerkstoff im Leichtbau, sind jedoch weitere Forschungsarbeiten erforderlich. Bislang nutzt das Team besonders reines, in einer Pilot-Bioraffinerieanlage des Fraunhofer-Zentrums f\u00fcr Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) in Leuna hergestelltes Lignin \u2013 ob sich das Abfallprodukt aus der Papierindustrie auch direkt verarbeiten l\u00e4sst, bleibt noch zu untersuchen. Wie Lisa Ebers in ihrer Doktorarbeit zeigt, lassen sich au\u00dferdem die Eigenschaften des Biokunststoffs vielfach ver\u00e4ndern, etwa indem die Bausteine chemisch bearbeitet oder variiert werden: Die bisherigen Versuche fanden mit Lignin aus Buchen statt \u2013 wird es aus anderen Pflanzen gewonnen, bringt es ebenso andere Materialeigenschaften mit wie andere Fl\u00fcssigkristalle, auch wenn diese abermals auf Zellulose basieren. Die optimalen Mengenanteile sind je nach geplanter Anwendung ebenfalls unterschiedlich. Dar\u00fcber hinaus werden die Forscherinnen und Forscher zeitnah eine ganz andere Einsatzm\u00f6glichkeit testen: Mit Hilfe des bio-basierten Materials k\u00f6nnte die Qualit\u00e4t von B\u00f6den analysiert werden. Dies geschieht, indem die Abbaubarkeit von Lignin und Cellulose in verschiedenen Bodentypen gepr\u00fcft wird.<\/p>\n

Die Ergebnisse sind aus einem Forschungsprojekt am Leistungszentrum Nachhaltigkeit der Universit\u00e4t Freiburg und der Fraunhofer-Gesellschaft hervorgegangen. Die Untersuchungen und 3D-Druck-Versuche fanden in Kooperation mit Prof. Dr. Dr. Christian Friedrich und Dr. Gopakumar Sivasankarapillai am Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) der Albert-Ludwigs-Universit\u00e4t sowie mit Dr. Gilberto Siqueira in der Eidgen\u00f6ssischen Materialpr\u00fcfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in D\u00fcbendorf\/Schweiz statt.<\/p>\n

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Originalpublikationen<\/h3>\n

Gleuwitz, F.R.\/ Sivasankarapillai, G.\/ Siqueira, G.\/Friedrich, C.\/ Laborie, M.-P. G. (2020): Lignin in Bio-Based Liquid Crystalline Network Material with Potential for Direct Ink Writing. In: Applied Bio Materials.
\nhttps:\/\/doi.org\/10.1021\/acsabm.0c00661<\/a><\/p>\n

Gleuwitz, F.R.\/ Sivasankarapillai, G.\/Chen, Y.\/Friedrich, C.\/ Laborie, M.-P. G. (2020): Lignin-Assisted Stabilization of an Oriented Liquid Crystalline Cellulosic Mesophase, Part B: Toward the Molecular Origin and Mechanism. In: Biomacromolecules 21\/6, S. 2276\u22122284.
\nhttps:\/\/dx.doi.org\/10.1021\/acs.biomac.0c00220<\/a><\/p>\n

Gleuwitz, F.R.\/Friedrich, C.\/Laborie, M.-P. G. (2020): Lignin-Assisted Stabilization of an Oriented Liquid Crystalline Cellulosic Mesophase, Part A: Observation of Microstructural and Mechanical Behavior. In: Biomacromolecules 21\/3, S. 1069\u22121077.
\nhttps:\/\/dx.doi.org\/10.1021\/acs.biomac.9b01352<\/a><\/p>\n

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Kontakt<\/h3>\n

Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie
\nInstitut f\u00fcr Forstwissenschaften
\nFakult\u00e4t f\u00fcr Umwelt und Nat\u00fcrliche Ressourcen\u2018
\nAlbert-Ludwigs-Universit\u00e4t Freiburg
\nTel.: 0761\/203-97617
\nE-Mail: marie-pierre.laborie@biomat.uni-freiburg.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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