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Holz Kunststoff Biopaste 3D-Druck

Der Kunststoff der Zukunft ist aus Holz

Ein Freiburger Forscherteam hat einen biologisch abbaubaren Kunststoff entwickelt, der 3D-Druck-fähig ist. Er eröffnet Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise im Leichtbau und zeigt, welch umfassendes Rohstoffpotenzial in Holz steckt.

Eine zähflüssige Biopaste, die sich gut verarbeiten lässt, schnell verfestigt und dafür eignet, selbst komplexe Strukturen im 3-D-Druck-Verfahren herzustellen: Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie von der Professur für Forstliche Biomaterialien der Universität Freiburg hat einen biologisch abbaubaren Kunststoff entwickelt, der auf Holz basiert und perspektivisch Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise im Leichtbau eröffnet.

Abfallprodukt nutzen

Lignin verstärkt die Zellwände von Pflanzenzellen und bewirkt, dass diese verholzen – ein Mechanismus, mit dem sich die Pflanzen beispielsweise vor Wind oder vor Schädlingen schützen. In der Papierherstellung bleibt es als Abfallprodukt zurück und wird zum Großteil zur Produktion von Bioenergie verbrannt. Die Forscher suchen nach Möglichkeiten, diesen Rohstoff in Zukunft besser nutzen zu können.

Wie im Holz: Zellulose und Lignin kombiniert

Das Team forscht an einer Materialkombination aus Zellulose und Lignin. In diesem System sind Flüssigkristalle auf der Basis von Zellulose, dem Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände, neben der Festigkeit für ein gutes Fließverhalten der Biopaste verantwortlich. Der andere Bestandteil, Lignin, kann im Verarbeitungsprozess des Biokunststoffs die Mikrostruktur „verkleben“. 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.

Bis zu einer möglichen 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 für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) in Leuna hergestelltes Lignin – ob sich das Abfallprodukt aus der Papierindustrie auch direkt verarbeiten lässt, bleibt noch zu untersuchen.

Großes Rohstoffpotenzial

„Die schnellen Fortschritte in der Biomaterialforschung zeigen, welch umfassendes Rohstoffpotenzial in Holz steckt. Die forstliche Nutzung unserer heimischen Wälder wird folglich immer wichtiger, um die Decarbonisierung unserer Wirtschaft und damit den Klimaschutz voranzutreiben“, kommentiert ThüringenForst-Vorstand Volker Gebhardt.

Uni Freiburg/ThüringenForst/Red.

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