Nanozellulosefasern für Autos, Holz oder Papier!?

Weiter geht es mit sehr interessanten Faserentwicklungen aus der Natur. Auch bei der so bekannten Zellulosefaser gibt es Neuentwicklungen, die außerordentliche Eigenschaften auf Basis biologischer Prozesse ermöglichen, die bislang in dieser Form nicht vorgelegen haben. Denn Zellulosefasern sind nahezu ausschließlich pflanzlichen Ursprungs. Bei einem alternativen biobasierten Herstellungsprinzip werden Mikroben dazu genutzt, innerhalb eines Fermentationsprozesses Glukose in Zellulose umzuwandeln. Dabei entsteht nanoskaliges Fasermaterial, das deutlich andere Eigenschaften aufweist als das pflanzlichen Ursprungs. Nanozellulosefasern haben einen Durchmesser von weniger als 100 Nanometern und eine Länge weniger Mikrometer. Die einzelnen Fasern sind bezogen auf ihre Masse hochfest und bauen untereinander starke Vernetzungen auf. Dadurch weisen sie eine extrem hohe Oberfläche auf, die sie äußerst reaktiv werden lässt. Nanozellulose bildet mit anorganischen, organischen und polymeren Materialien physikalisch-chemische Verbindungen aus, was sie als Verstärkungsmaterial für die Herstellung hochfester Polymerverbunde mit ähnlichen Festigkeiten wie die von metallischen Bauteilen für die Automobilindustrie äußerst interessant werden lässt. Mit Nanozellulose ließe sich auch die mechanische Qualität von Holz- und Pappwerkstoffen verbessern. In Form nanoporöser Bioschaumstoffe könnten konventionelle Isolationsmaterialien ersetzt werden. Zu einem dichten Papier verpresst, ließe sich ein Nanofasernetzwerk mit verteilten Tonpartikeln als Barriereschicht für Sauerstoff oder Wasserdampf in Verbundverpackungen einsetzen und das heute zur Anwendung kommende Aluminium substituieren.

Nanozellulose ist auch als Membran- und Filtermaterial in der Medizintechnik interessant.

„Bakteriell synthetisierte Nanozellulose bietet als hochleistungsfähiges Hightech-Biopolymer aufgrund seiner einzigartigen Materialeigenschaften und eines während der Biosynthese steuerbaren Struktur- und Formdesigns innovative und zukunftsweisende Lösungen für Anwendungen in der Medizin, z. B. als moderne Wundauflage“, erläutert Dr. Dana Kralisch (JeNaCell GmbH). Am Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der FSU Jena ist es in Kooperation mit den Partnern EPC Engineering Consulting GmbH und Polymet e.V. erstmals gelungen, Nanozellulose unter kontinuierlichen Prozessbedingungen in einer kleintechnischen Pilotanlage zu gewinnen. Als Ausgründung betreibt die JeNaCell GmbH den Aufbau einer größeren Produktionskapazität. Am EMPA in der Schweiz wurde ein Herstellungsprozess für getrocknetes Nanozellulosepulver entwickelt.

Beitragsbild: Quelle – Polymet e.V.