CD-Labor für Cellulose Hightech-Materialien

Dieses CD-Labor erforscht im Sinne der „Grünen Chemie“ die Eigenschaften und Charakterisierung sowie die nachhaltige Herstellung und (Wieder-)Verarbeitung von Materialien auf Basis von Cellulose.

"Grüne Chemie" ist ein sehr aktuelles und populäres Schlagwort. Die Notwendigkeit für bessere, grünere Prozesse in der chemischen Industrie ist heutzutage unbestritten. Grüne Chemie bedeutet viel mehr als nur von nachwachsenden Rohstoffen auszugehen. Ein grüner chemischer Prozess berücksichtigt alle Prozesseigenschaften, wie etwa Ausbeuten, Lösungsmittel, Hilfsstoffe, Recyclingfähigkeit, Energieflüsse, Abbau- und Nebenprodukte, und Umweltaspekte. Oft sind vermeintlich grüne chemische Ansätze aufgrund von Unzulänglichkeit dieser Kriterien wenig nachhaltig und es besteht die Gefahr des „Greenwashings“.

Die Zellstoff- und Papierindustrie, große Teile der Textilindustrie sowie viele Folgeindustrien, die auf Cellulose (und auch Lignin) basieren, verwenden bereits nachwachsende Rohstoffe (Biomasse). Neben den Rohstoffen gewinnen nun „grüne“ Prozessaspekte zunehmend an Bedeutung. Dieses CD-Labor widmet sich daher den chemischen Grundlagen von fünf Forschungs- und Entwicklungsthemen:

(1) Trennung, Analyse, Reinigung und Derivatisierung von Cellulose und Biomassekomponenten mithilfe von überkritischem CO2. Überkritisches CO2 ist Kohlendioxid, das sich in einem besonderen Aggregatzustand befindet und Eigenschaften von sowohl Flüssigkeiten als auch Gasen aufweist.

(2) Kombination von Cellulose und nachwachsenden Rohstoffen mit modernen, nachhaltigen Modifizierungsmethoden zur Vermeidung von Greenwashing von Produkten und Prozessen.

(3) Erweitertes Verständnis des Abbaus und der Alterung von Bioraffinerie- und Cellulose-Verarbeitungskomponenten als Grundlage für die Minimierung von Nebenreaktionen, der Verlängerung der Lebenszyklen und Verbesserung der Recyclingfähigkeit von Produkten und Prozessen.

(4) Fortgeschrittene Charakterisierung von (oberflächen-)modifizierten Biomasse- und Cellulosekomponenten auf molekularer Ebene für ein besseres Verständnis von Struktur-, Eigenschafts- und Anwendungsbeziehungen.

(5) Allgemeine Aspekte der Cellulosechemie, insbesondere Derivatisierung, Quell- und Auflösungsverhalten, Reaktivität, Stabilität, Analyse und Charakterisierung auf molekularer Ebene, Profiling funktioneller Gruppen und der Molekulargewichtsverteilung, Abbauverhalten und -mechanismen, Modellverbindungen, und Chromophorchemie.

Die anwendungsorientierten Ziele sind Stärkungs- und Verdichtungsstrategien für cellulosebasierte Filterprodukte, eine sichere und effiziente Produktion von Cellulosefasern, Bindemittel auf Basis von Cellulose und Biomasse, sowie umweltfreundliche Textilfärbung.