Projekt BioSet

Fragestellung

90 Prozent der im Einsatz befindlichen Klebstoffe werden aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Viele der eingesetzten Komponenten sind leicht entflammbar oder setzen toxische Verbindungen frei. Könnte man Anwendern aus der holzverarbeitenden Industrie und aus dem Bauwesen auch Alternativen aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich machen?

Lösungsansatz

In einem Kooperationsprojekt des Kunststoff-Cluster, das den Namen „BioSet“ bekommen hat, wurden mehrere Fäden zusammengeführt, die bereits auf dieses Ziel hinarbeiteten:
Der Nahrungsmittelkonzern Agrana suchte schon seit längerem nach neuen Möglichkeiten, Stärke als Rohstoff im Klebstoffbereich einzusetzen. Dazu müssen die Kohlenhydratketten der Stärke quervernetzt werden, wozu sich Ligninsulfonate anbieten, die aus Holz (und somit ebenfalls aus einem nachwachsenden Rohstoff) hergestellt werden.

Das Chemieunternehmen Metadynea Austria arbeitete gemeinsam mit Wissenschaftlern des Holzforschungs-Kompetenzzentrums Wood K plus daran, Cellulose-basierte Klebstoffe durch Oxidation der in dem holzbasierten Material enthaltenen Hydroxyl-Gruppen zu erreichen. Im Rahmen des Projekts verfolgen sie nun denselben Ansatz mit stärkebasierten Materialien.

Wissenschaftliche Expertise für diese Vorhaben kommt darüber hinaus vom Institut für Umweltbiotechnologie des IFA-Tulln sowie vom Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien. Am IFA hat man sich intensiv mit der Enzymklasse der Laccasen beschäftigt, die sowohl die Oxidation der Stärke-Moleküle als auch die Quervernetzung über Ligninsulfonate katalysiert. An der TU Wien wiederum hat man gelernt, Enzyme für „sanftere“ Synthesewege und Derivatisierungen einzusetzen. Im Projekt soll dies dafür angewandt werden, gezielt Oxidationen der funktionellen Gruppen in den Kohlenhydratstrukturen der Stärke herbeizuführen. Außerdem hilft man mit, die erforderliche Analytik aufzubauen, um die angestrebte Funktionalisierung der Stärke effizient untersuchen zu können.

Ergebnis

Nach zwei Projektjahren haben die im Rahmen des Projekts beschäftigten Forscher viel Wissen über die Aktivität der eingesetzten Laccase in verschiedenen Settings gewonnen. Das experimentelle Setup zur Durchführung und Analyse der Stärke-Oxidation wurde in Richtung Hochdurchsatz weiterentwickelt. Unterschiedliche Klebstoffrezepturen konnten auf ihre Fähigkeit, Hölzer zu binden, untersucht und verschiedene Wege der Quervernetzung getestet werden. Am Ende der Projektlaufzeit sollen die Grundlagen eines Verfahrens erarbeitet sein, das in industrielle Maßstäbe übertragen werden kann.