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WISSENSCHAFT & FORSCHUNG
Bilanz des CD-Labors für Moderne Cellulosechemie
Was genau ist
drin im Holz?
Thomas Rosenau und Antje Potthast blicken
auf die Ergebnisse eines von ihnen
gemeinsam geleiteten CD-Labors zurück,
das sich mit der Chemie der Cellulose
beschäftigt hat. Mit der Analyse von Lignin
hat sich ein neues Forschungsfeld aufgetan.
Cellulose und Lignin sind die Hauptbestandteile von Holz.
© Gresei – Fotolia
Um Produkte der holz- und papierverarbeitenden
Industrie in immer spezifischeren
Anwendungen voranzutreiben, sind
Detailkenntnisse der molekularen Struktur
des Hauptbestandteils von Holz, der Cellulose,
erforderlich, die vielfach nicht vorhanden
sind. Hier Licht ins Dunkel zu bringen, war
das Ziel des von Thomas Rosenau und Antje
Potthast geleiteten CD-Labors für Moderne
Cellulosechemie und -analytik. Die reguläre
Laufzeit des am Department für Chemie der
Universität für Bodenkultur angesiedelten Labors
endete vergangenen Sommer, bis August
2016 währt nun die Auslaufphase, in der bereits
angefangene Dissertation fertiggestellt
werden können – Zeit, Rückschau auf das im
CD-Labor Erreichte zu halten.
„Wichtige Parameter zur Beschreibung von
Cellulose sind die Molgewichtsverteilung und
die genaue Zahl und Lage der oxidierten
Gruppen“, erklärt Potthast. Diese zu bestimmen
ist im Gegensatz zu anderen Polymeren
aufgrund der schlechten Löslichkeit der Cellulose
nicht einfach. Doch bei der Lösung
dieser Aufgaben musste man nicht bei null
beginnen. Schon in einem Vorgänger-CD-
Labor, das von Paul Kosma geleitet wurde,
konnten fluoreszenzanalytische Methoden
etabliert werden, die nun weiterentwickelt
wurden und eine breite Anwendung fanden.
„Viele Unternehmen haben eine gut ausgebaute
Produktentwicklung können sich aber
keine eigene Grundlagenforschung leisten“,
erzählt Rosenau. Aus diesem Grund unterstützten
während der siebenjährigen Laufzeit
bis zu elf Industriepartner das CD-Labor. Der
wissenschaftliche Output war dabei hoch:
Mehr als 60 Publikationen in wissenschaftlichen
Zeitschriften wurden veröffentlicht, bis
zu 20 Mitarbeiter fanden Beschäftigung. Zusätzlich
konnte man zwei der höchsten internationalen
wissenschaftlichen Auszeichnungen
auf dem Cellulosegebiet und den
renommierten Houska-Förderpreis für wirtschaftsnahe
Forschung ergattern.
Von der Struktur zur Funktion
Dass sich die Kooperation auch für die Firmenpartner
gelohnt hat, zeigt sich an mehreren
Beispielen: Lohmann & Rauscher, ein
Hersteller von Wundverbandmaterialien,
war daran interessiert, Produkte zu entwickeln,
die nicht mit der Wunde verkleben
und der oft problematischen Geruchsentwicklung
entgegenwirken. „Lösungen für
beide Probleme sollen bald in Produktion
gehen – und wir haben fünf Publikationen
zur dahinterstehenden Chemie veröffentlicht“,
erzählt Rosenau von der eingetretenen
Win-win-Situation. Kemira wiederum
konnte herkömmliche, aus Erdöl hergestellte
Papierleimungsmittel durch Ölsäuren aus
Sonnenblumenölen ersetzen. „Diese Verbindungen
sind von der Qualität gleichwertig,
führen im Produktionsprozess aber zu weniger
Niederschlägen von Salzen, was einen
zusätzlichen Vorteil darstellt.“ In einem Projekt
mit der Lenzing AG ging es darum, das
organische Material, das sich beim Herstellen
von Viskosefasern im Spinnbad sammelt, zu
analysieren, um sie für nachfolgende Verwertungen
oder aber auch für die Abwasserreinigung
zu charakterisieren.
Zukunftsthema Lignin
Während der Laufzeit des CD-Labors hat sich
parallel zur Arbeit an der Cellulose ein anderes
Forschungsgebiet mit hoher Bedeutung für
die Papierindustrie aufgetan: „Viele Unternehmen
wollen verstärkt nicht nur die Cellulose,
sondern auch die anderen Bestandteile
des Holzes, allen voran das Lignin, nutzen“, so
Rosenau. Doch bevor an mögliche Produkte
aus dem bisherigen Reststoff zu denken ist,
muss zunächst chemisch charakterisiert werden,
was man dabei überhaupt vor sich hat.
Zu diesem Zweck hat sich das K-Projekt
„FLIPPR“ (Future Lignin and Pulp Processing
Research) formiert, in dem die Abteilung
für Chemie nachwachsender Rohstoffe als
Partner für die chemischen Grundlagen fungiert.
Rosenau und Potthast sehen diesen
Schritt auch als interne Weiterentwicklung:
„Wir haben uns jetzt viele Jahre mit der Cellulose
beschäftigt, da war es sinnvoll, diesen
Schritt der Erweiterung zu gehen.“ z
chemiereport.at AustrianLifeSciences 1/2016 | 61