CD-Labor für Cellulose Hightech-Materialien

„Grüne Chemie“ ist ein sehr aktuelles und populäres Schlagwort. Die Notwendigkeit für bessere, grünere Prozesse in der chemischen Industrie und in den Bioraffinerie- und Cellulose-Wertschöpfungsketten ist heutzutage unbestritten und der fortschreitende Übergang von einer fossilen zu einer auf erneuerbaren Energien, Materialien und Prozessen basierenden Gesellschaft steht außer Frage. Grüne Chemie bedeutet viel mehr als nur von nachwachsenden Rohstoffen auszugehen – obwohl dies eine wichtige Voraussetzung ist. Ein grüner chemischer Prozess berücksichtigt alle damit verbundenen Prozesseigenschaften, wie etwa Ausbeuten, Lösungsmittel, Hilfsstoffe, Recyclingfähigkeit, Energieflüsse, Abbau- und Nebenprodukte, Umweltaspekte, und oft verschlechtert die Unzulänglichkeit dieser Kriterien die Nachhaltigkeit vermeintlich grüner chemischer Ansätze. Die Zellstoff- und Papierindustrie als Paradebeispiel für Bioraffinerie, sowie große Teile der Textilindustrie und viele Folgeindustrien, die auf Cellulose (und Lignin) basieren, haben den Vorteil, dass sie bereits nachwachsende Rohstoffe (Biomasse) verwenden. Mit der zunehmenden Fokussierung auf Nachhaltigkeits- und Umweltthemen gewinnen „grüne“ Prozessaspekte immer mehr an Bedeutung und die Wissenschaft muss sich den damit verbundenen Grundlagenaspekten stellen. Das gestiegene Interesse an grüner Chemie aus akademischer Sicht geht damit Hand in Hand mit der industriellen Nachfrage nach grünen Prozessen und Produkten – eigentlich eine Win-Win-Situation. Ausgehend von diesem allgemeinen Hintergrund und begünstigt durch 25 Jahre Forschungstätigkeit rund um die Chemie nachwachsender Rohstoffe und Bioraffinerie an der BOKU – insbesondere der Cellulose- und Ligninchemie – wird sich das vorgeschlagene „CD-Labor für Cellulose Hightech-Materialien“ gemeinsam mit den vier Industriepartnern folgenden Forschungs- und Entwicklungsthemen widmen: • Überkritische CO2-Methoden zur Trennung, Analyse, Reinigung und Derivatisierung von Cellulose und Biomassekomponenten. • Kombination von Cellulose und nachwachsenden Rohstoffen mit modernen, nachhaltigen Modifizierungsmethoden zur Vermeidung von Greenwashing von Produkten und Prozessen. • Erweitertes Verständnis des Abbaus und der Alterung von Bioraffinerie- und Cellulose-Verarbeitungskomponenten als Grundlage für die Minimierung von Nebenreaktionen während der Verarbeitung, sowie der Verlängerung der Lebenszyklen und Verbesserung der Recyclingfähigkeit von Produkten. • Fortgeschrittene Charakterisierung von (oberflächen-)modifizierten Biomasse-/Cellulosekomponenten auf molekularer Ebene für ein besseres Verständnis von Struktur-, Eigenschafts- und Anwendungs-Beziehungen. • Zellulosechemie, Derivatisierung, Quell- und Auflösungsverhalten, Reaktivität, Stabilität, Analyse und Charakterisierung auf molekularer Ebene, Profiling funktioneller Gruppen und der Molekulargewichtsverteilung, Abbauverhalten und -mechanismen, Zellulose-Modellverbindungen, und Chromophorchemie. Geplant sind vier Themenfelder, die jeweils grob mit dem jeweiligen Fachgebiet und den Interessen eines der vier Industriepartner übereinstimmen: • Thema 1: Stärkungs- und Verdichtungsstrategien für cellulosebasierte Filterprodukte • Thema 2: Stabilisierung von Lyocell-Spinnlösungen für eine sichere und effiziente Produktion von Cellulosefasern • Thema 3: Cellulosederivate und Biomasse-basierte Nicht-Isocyanat-Polyurethane (NIPUs) als Bindemittel • Thema 4: Umweltfreundliche Textilfärbung