Damit eine Bioökonomie in großem Maßstab nachhaltig wirtschaftlich sein kann, müssen sich ihre Rohstoffe zu erheblichen Teilen aus Rest- und Recyclingstoffen zusammensetzen. Forschende der Hochschule Hof haben nun für Lignin, einen zentralen Holzbestandteil, eine neue Reststoffquelle erschlossen. Das Team hat ein Verfahren entwickelt, um Abfälle der Papierindustrie stofflich nutzbar zu machen.

In Rohform nicht stofflich verwendbar

Bei der Papierherstellung wird Lignin abgetrennt, da es zum Vergilben des Papiers führen würde. „Das so gewonnene Kraftlignin macht 85 Prozent der weltweiten Ligninproduktion aus“, erläutert Kübra Aslan von der Hochschule Hof, und bemängelt: „Es wird derzeit aber nur zu etwa fünf Prozent genutzt.“ Der Rest diene lediglich der Energieerzeugung. Dabei ist Lignin als nachwachsender Rohstoff eine wichtige Alternative zu Erdöl, um chemische Wertstoffe zu produzieren. Doch Kraftlignin lässt sich in seiner natürlichen Form nicht schmelzen und somit nicht formen und verarbeiten.

Elektronenbestrahlung erzeugt die nötige Struktur

Im Projekt „LigNutz“ untersuchten die Forschenden daher, wie sich Kraftlignin so verändern lässt, dass es stofflich nutzbar wird. Chemische Methoden wurde dabei ausgeschlossen, um die biologische Abbaubarkeit zu erhalten. „Darum haben wir uns für das Experimentieren mit einer Elektronenbestrahlung entschieden“, erklärt Aslan. Dabei entstünden an der Oberfläche freie Radikale, die sich bei der Compoundierung – einem Aufbereitungsverfahren der Kunststofftechnik – mit einem anderen Biopolymer verbänden und die chemische Struktur in der gewünschten Weise veränderten. „Der neue Biokunststoff auf der Basis von Kraftlignin kann nun durch eine formgebende Düse gepresst und somit gestaltet werden. Das entsprechende Verfahren nennt sich Extrusion“, berichtet Aslan.

Schlauchfolie als Prototyp bewährt

Das Projektteam an der Hochschule Hof hat so zum Beispiel Schlauchfolien hergestellt. Die mechanischen Eigenschaften der auf diese Weise erzeugten Produkte umfassen eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe Bruchdehnung. Außerdem besitzt die neue Ligninverbindung eine hohe thermische Stabilität. Allerdings weist das Material einen leichten Brandgeruch auf, was die Verwendungsmöglichkeit einschränkt. Weitere Forschung könnte das vielleicht noch ändern, hofft das Team. Gegenwärtige Anwendungsmöglichkeiten sehen die Fachleute beispielsweise bei Agrarfolien, Verpackungsfolien und Müllbeuteln.

Das Projekt „LigNutz“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert.

bl