Bio-based adhesives for floor coverings (BioGlue)

Die derzeit erhältlichen Klebstoffe, die für die Verlegung von Bodenbelägen verwendet werden, bestehen zum Großteil aus bzw. enthalten Inhaltsstoffe fossilen Ursprungs, was ein nicht zu unterschätzendes Umweltproblem darstellt.

Ziel von BioGlue ist es nun, „Bioklebestoffe" aus nachwachsenden Rohstoffen, nämlich Lignin, und unter Einsatz umweltfreundlicher Enzym-basierter Technologien zu entwickeln. In BioGlue werden drei Partner mit komplementären Kompetenzen zusammen arbeiten – SAPPI für die Ligninproduktion und -fraktionierung sowie Prozessintegration, BOKU für die enzymatische Synthese und Murexin für Formulierung, Produktion, Anwendung, Leistungsbewertung bis hin zur Vermarktung der Bioklebestoffe.

BioGlue baut auf neuartige Verfahrenskombinationen von SAPPI und BOKU-UT auf: einerseits handelt es sich hier um die Ligninfraktionierung und andererseits um die Laccase-Polymerisation. Mittels dem Enzym Laccase kann bei kontinuierlicher Sauerstoffzufuhr Lignin maßgeschneidert polymerisiert werden. Basierend auf diesen Vorstudien soll in BioGlue eine Kombination aus all diesen Prozessen entwickelt werden und die Lignineigenschaften an die Synthese von Klebstoffen durch Einbindung von funktionellen Molekülen angepasst werden.

Die Eigenschaften der erhaltenen Lignin-Klebstoffe werden in vitro beurteilt und die daraus erhaltenen Informationen zur Optimierung der Fraktionierungs-, Polymerisations-, Grafting-  und Formulierungsprozesse verwendet.

Die so erhaltenen Lignin-Klebstoffe werden im Labormaßstab im Vergleich zu kommerziell
erhältlichem Material getestet und vollständig charakterisiert.

Ausgangssituation

Laut dem Verband der europäischen Hersteller von Kleb- und Dichtstoffen, werden mehr als 250.000 Arten von Klebstoffen im Ausmaß von 6 Millionen Tonnen pro Jahr in einem breiten Anwendungsspektrum wie z.B in der Bauindustrie zum Verkleben oder Kleben von Boden- und Wandbelägen eingesetzt. Der Trend zeigt, dass die Nachfrage nach Klebstoffen steigt. So wurde beispielsweise die Weltproduktion von Klebstoffen auf Epoxidbasis auf 2 Millionen Tonnen im Jahr 2010 geschätzt, erreichte 3 Millionen Tonnen im Jahr 2015, während die Weltproduktion von Phenolformaldehyd-Klebstoffen, die im Jahr 2012 bei 10,7 Millionen Tonnen lag, bis 2018 auf 18,1 Millionen Tonnen geschätzt wurde.

Die meisten dieser Klebstoffe sind fossilen Ursprungs, so werden derzeit fast 90% der Epoxid- und Phenolformaldehydharze aus Chemikalien aus Erdöl hergestellt. Auch die verwendeten Klebestoffe, die für Verklebung von Bodenbelägen weit verbreitet sind, sind fossil. Einige dieser Klebstoffformulierungen stammen nicht nur aus einem nicht erneuerbaren fossilen Ursprung, sondern sind auch entweder brennbar, giftig, emittieren Formaldehyd oder schwere Dämpfe bzw. verursachen signifikante Treibhauseffekte. Außerdem sind einige bei ihrer Herstellung sehr energieintensiv.

Ziele/Herausforderung

Das Hauptziel des BioGlue-Projekts ist die Synthese maßgeschneiderter „Bioklebestoffe" auf
Ligninbasis für Wand- und Bodenbeläge, die darauf abzielen, nicht erneuerbare Klebstoffe
auf fossiler Basis durch ligninbasierte Alternativen unter Verwendung von 100% grüner
Chemietechnologie (Laccasen) zu ersetzen.

Geplante Ergebnisse und Nutzen

Wenn BioGlue erfolgreich ist, wird es zur Einführung eines 100% biobasierten Produkts für die
Verbraucher führen, das mit 100% grüner Technologie und mit toxisch unbedenklichen
Produkten hergestellt wurde. Die in dieser Studie entwickelte neuartige
Verfahrenskombination wird höchstwahrscheinlich einen signifikanten Durchbruch bei der
Nutzung von Lignin für verschiedene industrielle Anwendungen über BioGlue hinaus
bewirken. Dies gilt umso mehr, als die Herstellung von Wertprodukten aus Abfallströmen im
Einklang mit den von der EU konzipierten Politik der Kreislaufwirtschaft und der integrierten
Bioraffinerie sowie den drei „Rs" (Reduzieren, Wiederverwenden, Recyceln) immer wichtiger
wird.

Eckdaten

• Förderprogramm: Produktion der Zukunft, 28. Ausschreibung, Produkt- und Werkstoffentwicklung sowie Produktnutzungskonzepte in der Biobasierten Industrie, Industrielle Forschung (IF)
• Projektlaufzeit: Mai 2019 - April 2022

Projektleitung

Priv.-Doz. Dr. Gibson Stephen Nyanhongo

ProjektpartnerInnen

• BOKU-IFA Tulln, Institute of Environmental Biotechnology, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, Konrad Lorenzstrasse 20
• Sappi Papier Holding GmbH, Brucker Str. 21, 8101 Gratkorn
• Murexin GmbH, Franz von Furtenbach Straße 1, 2700 Wiener Neustadt

BOKU:
Univ.Prof. DI Dr. .Georg Gübitz
Priv.-Doz. Dr.Gibson Stephen Nyanhongo
SAPPI Papier Holding GmbH:
Priv.-Doz. Dipl.-Ing Dr. Hedda Weber
MUREXIN GmbH
DI Dr. Rudolf JEDLICKA