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Entwicklung ligninbasierter Aerogele

(15.7.2018) Forscher der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TU HH) haben einen Weg gefunden, um ligninbasierte Aerogele herstellen und diese u.a. zu Dämmstoffplatten verarbeiten zu können. Zwei Ausgründungen der TU HH treiben nun die Markteinführung des Werkstoffs weiter voran, sie stellen interessierten Firmen Lignin und Aerogele im Pilotmaßstab zur Verfügung.

Zur Erinnerung: Als Aerogele bezeichnet man feste, hochporöse Materialien mit geringer Dichte und extrem geringer Wärmeleitfähigkeit. Lignin - auch Holzstoff genannt - ist einer der Hauptinhaltsstoffe von Holz und daher mengenmäßig einer der am häufigsten (neben Cellulose) vorkommenden Naturstoffe. Es bewirkt die Verholzung der Zelle. Bislang wird Lignin fast ausschließlich energetisch genutzt, obwohl es sehr vielseitig einsetzbar wäre.

Resorcin-Lignin-Formaldehyd-Aerogelplatte. (Foro © Joana Gil, TUHH) 

Erwartung: Wärmeleitfähigkeit von 0,024 W/mK

Noch ist die Herstellung reiner Lignin-Aerogele nicht möglich. Ein Team um die Professorin Irina Smirnova von der TU HH ist jedoch diesem Ziel ein großes Stück nähergekommen. Die Wissenschaftler nutzten das Lignin aus Buchenrestholz und Weizenstroh, das 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 und 250 kg/m³. Der massebezogene Ligningehalt liegt bei 78%, das Verfahren wurde bis in den Technikumsmaßstab skaliert. Dämmplatten aus diesem Aerogeltyp sollen eine Wärmeleitfähigkeit von 0,024 W/mK erreichen können und  damit die Dämmeigenschaften von Polystyrol oder Steinwolle deutlich übertreffen - siehe λ-Werte.

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:

  • Aerogelex stellt verschiedene Arten organischer Aerogele her und bietet u.a. Lignin-PU-Aerogelplatten für industrielle Tests an.
  • BioMP bündelt Kompetenzen im Bereich der Heißwasser-Hydrolyse und Herstellung von Lignin zur Bemusterung und Weiterverarbeitung.

Das Vorhaben „Stoffliche Nutzung von Lignin: Nanoporöse Materialen“ wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe gefördert. Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem Förderkennzeichen 22018312 zur Verfügung.

siehe auch für zusätzliche Informationen:

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