Een stroperige biopasta die gemakkelijk te verwerken is, snel stolt en geschikt is voor het produceren van complexe structuren in 3D-printing. Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie van de afdeling Bosbiomaterialen van de Universiteit van Freiburg heeft een biologisch afbreekbare kunststof ontwikkeld op basis van hout. Dat biedt allerlei mogelijkheden voor nieuwe toepassingen. Bijvoorbeeld voor lichtgewicht constructies.
Lignine versterkt de celwanden van plantencellen en zorgt ervoor dat ze gaan ligneren. Dat is een mechanisme waarmee planten zich bijvoorbeeld beschermen tegen wind of ongedierte. In de papierproductie is het een afvalproduct. Het wordt veelal verbrand voor de productie van bio-energie. “We onderzoeken daarom alternatieve manieren om deze grondstof in de toekomst beter te benutten”, zegt Laborie. Daartoe heeft het team nog eens goed gekeken naar een combinatie van materialen die al in de jaren tachtig van de vorige eeuw door een Amerikaans onderzoeksteam waren bestudeerd. In dit systeem zijn vloeibare kristallen op basis van cellulose, het hoofdbestanddeel van plantaardige celwanden, niet alleen verantwoordelijk voor de sterkte maar ook voor het goede stromingsgedrag van de biopasta. De andere component, lignine, kan de microstructuur “verlijmen” tijdens de verwerking van de bioplastic, zoals Robert Gleuwitz in zijn proefschrift ontdekte. De oriëntatie van de microstructuur bepaalt de eigenschappen van de bioplastic. De bioplastic kan bijvoorbeeld stijver of flexibeler reageren, afhankelijk van de richting van waaruit een kracht wordt uitgeoefend.
Verder onderzoek noodzakelijk
Voor een mogelijke industriële toepassing, bijvoorbeeld als composietmateriaal bij lichte bouwconstructies, is echter verder onderzoek nodig. Tot nu toe heeft het team gebruik gemaakt van bijzonder zuivere lignine die in een proefbioraffinaderij in het Fraunhofer Centrum voor Chemisch-Biotechnologische Processen (CBP) in Leuna is geproduceerd – of het afvalproduct van de papierindustrie ook rechtstreeks kan worden verwerkt, moet nog worden onderzocht. Zoals Lisa Ebers in haar proefschrift laat zien, kunnen de eigenschappen van de bioplastics ook op vele manieren worden veranderd. Bijvoorbeeld door chemische verwerking of het variëren van de bouwstenen: Eerdere experimenten werden uitgevoerd met lignine van beukenbomen. Als het uit andere planten wordt gewonnen, heeft het andere materiaaleigenschappen dan andere vloeibare kristallen. Ook al zijn deze weer op basis van cellulose. De optimale verhoudingen van het materiaal variëren afhankelijk van de geplande toepassing. Daarnaast zullen de onderzoekers binnenkort een heel andere toepassing testen. Het bio-materiaal zou gebruikt kunnen worden om de kwaliteit van de bodem te analyseren. Dit gebeurt door de afbreekbaarheid van lignine en cellulose in verschillende bodemsoorten te testen.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het vaktijdschrift Applied Bio Materials.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
