Ein großer Schritt auf dem Weg zu ligninbasierten Aerogelen
Abb.: Resorcin-Lignin-Formaldehyd-Aerogelplatte. Quelle: Joana Gil, TUHH.
Forscher der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TU HH) haben erfolgreich überwiegend ligninbasierte Aerogele hergestellt und unter anderem zu Dämmstoffplatten verarbeitet. Zwei Ausgründungen der TU HH treiben die Markteinführung des Werkstoffs nach Projektende weiter voran, sie stellen interessierten Firmen Lignin und Aerogele im Pilotmaßstab zur Verfügung.
Als Aerogele bezeichnet man feste, hochporöse Materialien mit geringer Dichte und geringer Wärmeleitfähigkeit. Noch ist die Herstellung reiner Lignin-Aerogele nicht möglich. Ein Team um die Professorin Irina Smirnova von der TU HH ist diesem Ziel jedoch ein großes Stück nähergekommen.
Die Wissenschaftler nutzten das Lignin aus Buchenrestholz und Weizenstroh, das im Konsortium mit Hilfe zweier umweltfreundlicher Aufschlussverfahren – dem Organosolv- und dem Aquasolv-Verfahren – gewonnen wurde. Mittels fünf unterschiedlicher Gelierungsstrategien wandelten sie die Lignine dann in Aerogele um.
Einer der erfolgreichsten Ansätze führte zu hybriden Lignin-Polyurethan-Aerogelen mit einer einstellbaren Dichte zwischen 50 – 250 kg/m3. Der massebezogene Ligningehalt liegt bei 78 Prozent, das Verfahren wurde bis in den Technikumsmaßstab skaliert. Dämmplatten aus diesem Aerogeltyp erreichen eine Wärmeleitfähigkeit von 24 mW/m·K und übertreffen damit die Isoliereigenschaften von Polystyrol oder Steinwolle deutlich.
Aussichtsreich sind auch ligninbasierte Resorcin-Formaldehyd-Aerogele mit Oberflächen von 500 m2/g und einem sehr breiten Spektrum einstellbarer Eigenschaften. Sie sind bis zu 70 Prozent ligninbasiert.
Zwei Ausgründungen widmen sich künftig dem Thema ligninbasierter Aerogele: BioMP (www.thebiomp.de) bündelt Kompetenzen im Bereich der Heißwasserhydrolyse und Herstellung von Lignin zur Bemusterung und Weiterverarbeitung. Aerogelex (www.aerogelex.com) stellt verschiedene Arten organischer Aerogele her und bietet u. a. Lignin-PU-Aerogelplatten für industrielle Tests an.
Das Vorhaben „Stoffliche Nutzung von Lignin: Nanoporöse Materialen“ wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem Förderkennzeichen 22018312 zur Verfügung.
Am Projekt waren neben der TU HH das Fraunhofer-Institut für Chemisch-Biotechnlogische Prozesse (CBP), die Universität für Bodenkultur Wien, das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung und die Firmen Dräger Safety und Loick Biowertstoffe beteiligt.
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