Bioklebstoff mit Formgedächtnis

Kurz & Knapp

Polymere mit Formgedächtnis lassen sich gummiartig verformen, kehren aber in einem bestimmten Temperaturbereich in ihre Ausgangsform zurück. Bislang sind sie meist erdölbasiert.
Ein Chemikerteam aus Rostock hat jetzt ein Verfahren entwickelt, um Polymere mit Formgedächtnis aus 1,4-Pentandiol herzustellen, das aus Holzabfällen gewonnen wird.
Beim neuen Polymer lassen sich unterschiedliche Temperaturbereiche einstellen, in denen das Formgedächtnis funktioniert, was Anwendungen in Medizin oder Kühllogistik ermöglicht.

Biobasiertes Polymer mit Mehrwert

Ein Polymer mit Formgedächtnis ist keine Revolution. Doch in Zusammenarbeit von Leibniz-Forschenden und dem Chemiekonzern Henkel ist nun eine biobasierte Variante entstanden, die weitgehend aus Holzabfällen erzeugt wird und Anwendungen in mehreren wichtigen Temperaturbereichen ermöglicht.

Erdölbasierte Kunststoffe sollen zunehmend durch biobasierte Alternativen ersetzt werden, um das Klima zu schonen. Noch sind die CO₂-neutralen Produktionsverfahren meist teurer als ihre klassischen Pendants. Gesucht sind daher Plattform-Chemikalien, die sich nicht nur aus pflanzlichen Rohstoffen erzeugen lassen, sondern auch in der Anwendung Zusatznutzen bieten. Solch ein Produkt haben jetzt Forschende des Leibniz-Instituts für Katalyse (LIKAT) vorgestellt.

Die Grundlage für die Innovation bildet Lävulinsäure, die sich aus Holzabfällen gewinnen lässt - ein seit gut 100 Jahren bekanntes Verfahren. In dem von der Europäischen Union geförderten Projekt „GreenResSol“ hat LIKAT-Forscher Bernhard Stadler nach Verbindungen gesucht, die sich aus Lävulinsäure ableiten lassen und einen Mehrwert bieten.

Altes Verfahren weiterentwickelt

Zunächst entwickelte Stadler einen Polyester auf Grundlage von 1,4-Pentandiol. Der Polyester verhält sich wie ein Klebstoff, der ausgehärtet gummiartig ist. Gemeinsam mit einem Chemikerteam der Firma Henkel entwickelte Stadler das 1,4-Pentandiol weiter zu einem Polymer mit überraschenden Eigenschaften. Wie das Team im Fachjournal „ChemSusChem“ berichtet, besitzt das Polymer ein sogenanntes Formgedächtnis: Rollt man es bei Temperaturen unter neun Grad Celsius zusammen, behält es diese Form. Erhöht sich die Temperatur jedoch auf Raumtemperatur, kehrt es zu seiner ursprünglichen Form zurück.

Bernhard Stadler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock, entwickelt Klebstoff aus Holzabfällen. © Nordlicht/LIKAT

Produktion von Mustern läuft

Polymere mit Formgedächtnis sind nichts grundsätzlich Neues. Allerdings haben solche Polymere meist einen eng definierten Temperaturbereich, indem das Formgedächtnis funktioniert, und dieser liegt oft außerhalb dessen, was für die Anwendung erforderlich wäre. Der Temperaturbereich des neuen Polymers eröffnet Einsatzmöglichkeiten bei der Kühlung von Gütern in der Logistik. Andere Anwendungsmöglichkeiten liegen in der Medizin im Bereich der Körpertemperatur, denn mit dem biobasierten 1,4-Pentandiol können auch Polymere für diesen Temperaturbereich erzeugt werden.

Noch sind nicht alle Herstellungsschritte der entsprechenden Polymere komplett biobasiert, doch das ist grundsätzlich möglich. Ein gemeinsames Patent wurde jetzt angemeldet und Henkel produziert bereits Muster im Kilogramm-Maßstab.

Weitere Informationen

In Kooperation mit bioökonomie.de

Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

Das Wissenschaftsjahr 2020/21 widmete sich dem Thema Bioökonomie. Knapper werdende Ressourcen und Nutzflächen bei gleichzeitig wachsender Weltbevölkerung, Klimawandel und Rückgang der Artenvielfalt – all dies sind globale Herausforderungen. Eine Umstellung ist daher notwendig: weg von einer Wirtschaftsform, die auf fossilen Ressourcen basiert, hin zu einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaftsweise – der Bioökonomie. Die Wissenschaft treibt diese Innovationen voran und sorgt dafür, dass Mikroorganismen, Proteine, Algen und weitere „kleine Helden“ der Bioökonomie große Wirkung entfalten. Bürgerinnen und Bürger wurden aufgefordert, diesen Wandel im Dialog mit Wissenschaft und Forschung und im Rahmen zahlreicher Diskussions- und Mitmachformate im Wissenschaftsjahr aktiv mitzugestalten.