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摘要

Ein Forschungsteam um 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 etwa im Leichtbau eröffnet. Es ist eine zähflüssige Biopaste, die sich gut verarbeiten lässt, schnell verfestigt und dafür eignet, auch komplexe Strukturen im 3-D-Druck-Verfahren herzustellen. Die Paste besteht aus zwei Komponenten: etwa zur Hälfte aus Zellulose, dem Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände, und etwa zur Hälfte aus Lignin, das in Pflanzenzellen die Zellwände verstärkt. Beide Komponenten werden in leicht saurem Wasser miteinander vermischt. DasTeam um Laborie hat nun eine Materialkombination, die in den 1980er-Jahren von einem US-amerikanischen Forschungsteam untersucht wurde, unter die Lupe genommen. Hier sind Flüssigkristalle auf Zellulose-Basis für die Festigkeit und das gutes Fließverhalten der Paste verantwortlich. Lignin wiederum kann im Verarbeitungsprozess der Paste die MikroStruktur „verkleben" Deren Ausrichtung bestimmt zudem die Eigenschaften der Paste: Sie reagiert steifer oder flexibler, je nachdem, aus welcher Richtung eine Kraft auf sie einwirkt. Bis zu einer möglichen industriellen Anwendung etwa als Verbundwerkstoff im Leichtbau sind weitere Forschungen notwendig. Bislang nutzt dasTeam besonders reines, in einer Pilot-Bioraffinerieanlage des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna hergestelltes Lignin. Ob sich Lignin als Abfallprodukt aus der Papierindustrie verwerten lässt, bleibt zu untersuchen. Die Doktorandin Lisa Ebers zeigte zudem, dass sich die Eigenschaften der Paste verändern lassen, werden andere Quellen für Zellulose oder Lignin genutzt oder werden die Bestandteile chemisch bearbeitet. Die Ergebnisse sind aus einem Forschungsprojekt am Leistungszentrum Nachhaltigkeit der Universität Freiburg und der Fraunhofer-Gesellschaft hervorgegangen. Die 3-D-Druck-Versuche fanden mit dem Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in Dübendorf/Schweiz statt.