Forschung

Aufgrund der globalen Herausforderungen durch den Klimawandel und der Plastikmüllkrise müssen ForscherInnen sich dringend mit den Fragen der ökologischen Nachhaltigkeit befassen. In der Zukunft muss die Abfallerzeugung minimiert werden und ölbasierte, nicht abbaubare Kunststoffe zumindest zu großen Teilen durch erneuerbare und nachhaltige biobasierte Alternativen ersetzt werden. Eine vielversprechende Quelle für den letztgenannten Zweck sind Lebensmittelreststoffe. Trotz der großen Menge an solchen Reststoffen – die jährliche Produktion von Weizenstroh und Maisstroh beläuft sich auf fast 3000 Mt – bleibt ihre effiziente Verwertung und Verarbeitung zu formbaren Materialien eine große Herausforderung. Die Forschungshypothese des hier beantragten Forschungsprojekts SusFoMa ist, dass anfallende lignocellulosehaltige Reststoffe durch einen nachhaltigen chemischen Ansatz direkt zu cellulosehaltigen nanofaserverstärkten Thermoplasten verarbeitet werden können. Die vorgeschlagene chemische Modifikation basiert auf Veresterungsansätzen, die so gesteuert werden können, dass die Biopolymermatrix von lokal verfügbaren Nahrungsmittelabfällen, z.B. Maisstroh und Zuckerrohrbagasse, selektiv modifiziert wird, um diese sekundären Biomasseströme in formbare Biopolymere zu verwandeln. Unsere Methode unterscheidet sich von bisherigen Verfahren, weil wir die Cellulose Nanofasern in unserem Verarbeitungsverfahren intakt halten. Diese Nanofasern sind die kleinsten Untereinheiten der Pflanzenzelle und zeichnen sich durch ihre beeindruckende mechanische Festigkeit aus. Unser Ziel besteht darin, durch diese Methode wettbewerbsfähige und leistungsstarke Biokunststoffe herzustellen, die als umweltfreundliche Alternative zu nicht-abbaubaren, ölbasierten Plastik verwendet werden können.

Das Projekt "Flammschutzbehandlung von Holz mittels superkritischem CO2" (Projektnummer FO999903628) beabsichtigt im Rahmen der FFG-Förderschiene Bridge gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Wood KPlus sowie den Firmenpartnern NATEX (Österreich) und Fritz Kohl GmbH & Co. KG (Deutschland) die Imprägnierung von technischen Furnieren mit Hochleistungs-Flammschutzmitteln (FSM) unter Nutzung von überkritischem CO2 als Trägermedium zu untersuchen. Ziel ist die Verwendung dieser Furniere im Flugzeug-, Automobil- und Schiffbau. Im Rahmen des 3-jährigen Projektes werden in die F&E-Arbeiten in 4 zentralen Arbeitspaketen durchgeführt (neben den APs Management und Dissemination). Basierend auf einer umfassenden Literaturstudie (AP 2) zu P- und N-haltigen Hochleistungs-Flammschutzmitteln, deren Löse- und Transportverhalten in scCO2 sowie der Option zur Einführung von reaktiven Ankergruppen zur chemischen Fixierung in Holz ist eine Auswahl an FSM für die weiteren Arbeiten in AP 3-5 zu treffen. Für diese Verbindungen werden in AP 3 Untersuchungen zum Löslichkeits- und Transportverhalten in scCO2 durchgeführt. Diese Arbeiten erlauben die Identifizierung von besonders aussichtsreichen FSM und Imprägnierbedingungen (p, T, Entspannungsregime). In der Folge werden Versuche zur Imprägnierung von Holzfurnieren, technischen Furnieren und kleinen Massivholzproben durchgeführt um den Beladungserfolg qualitativ und quantitative zu bewerten. Entsprechend werden diese Versuche durch eine umfassende Analytik begleitet, die dem Nachweis der Homogenität der Beladung, dem Beladungsgrad sowie dem Einfluss der Behandlung auf wesentliche Materialeigenschaften dient. Durch Daten aus diesen Experimenten können wichtige Rückschlüsse auf die Verbesserung der Prozessführung gewonnen werden. Schließlich sollen in AP 5 für ausgewählte Proben flammschutzrelevante, mechanische, olfaktorische, morphologische und colorimetrische Parameter erhoben werden um abschließend die Praxistauglichkeit einer scCO2-gestützen Imprägnierung von Holzfurnieren sowie die Übertragung auf Massivholz zu bewerten.

Das Josef-Ressel-Zentrum "ReSTex - Recovery Strategies for Textiles" befasst sich mit einem der zentralen Themen auf dem Weg zu nachhaltigeren Gesellschaften und Bioökonomien: dem Recycling von Textilien. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Verwertung von Zellulose-Textilien und der Trennung von Zellulose-Mischungen, wie z.B. Baumwolle/Polyester, dem sogenannten "Polycotton". Das Ressel_Zentrum ist an der Fachhochschule Wiener Neustadt, Biotech Campus Tulln, angesiedelt und wird gemeinsam mit seinen wissenschaftlichen Partnern, zwei Instituten an der Universität für Bodenkultur (BOKU) und eines an der TU Wien, sowie vier Partnerunternehmen die wissenschaftlichen Herausforderungen des Themas bearbeiten. Zwei generelle Verwertungswege werden erforscht: Zum einen zielt die selektive Auflösung von Cellulosemischtextilien darauf ab, die Baumwoll- und PET-Fraktionen in polymerer Form ohne weitgehenden Abbau zu trennen. Zweitens wandelt die Zellulosehydrolyse mit biotechnologischen Methoden Zellulose in fermentierbare Kohlenhydrate um, während die PET-Fraktion aus Polycotton-Mischungen gereinigt wird. Die ersten Arbeitsphasen betreffen das Screening und die Charakterisierung der Ausgangstextilmischungen sowie die Bewertung der Anforderungen an das Recycling. Es wird eine Datenbank mit Spektralanalysedaten aufgebaut und mittels AI optimiert. Verschiedene Vorbehandlungsmethoden und spezielle Zelluloselösungsmittel zur Abtrennung von baumwollreichen Artikeln werden getestet. Im Rahmen von Folgearbeiten werden die Lösungsmittel/Lösungsmittelsysteme im Hinblick auf eine verbesserte Selektivität und geeignete Bedingungen für minimale Auswirkungen auf die Polymerintegrität bei hohen Baumwollanteilen optimiert.