Holz-, Zellstoff- und Faserchemie

Die Holz-, Zellstoff- und Faserchemie erforscht die chemische Struktur und Modifikation von nachwachsenden Rohstoffen. Das Methodenspektrum umfasst synthesechemische Arbeiten mit begleitender Analytik (cellulosische und phenolische Modellverbindungen, Cellulosederivate, Isotopenmarkierung, Heterocyclenchemie), strukturchemische Aspekte (Festkörper- und Flüssigkeits-NMR, ESR, Kristallstrukturanalyse) sowie spezielle analytische Techniken (GPC mit multipler Detektion, Kapillarelektrophorese). Kontakt: Univ.Prof. Thomas Rosenau Weiterführende Informationen: Arbeitsgruppe für Chemie nachwachsender Rohstoffe

BMC Biopolymer Materialchemie

Hauptforschungsgebiet der Gruppe ist die Entwicklung neuer funktioneller Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen, wobei biopolymer-basierende Hydrogele, hochporöse Aerogele und Carbon-Aerogele im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen. Unter Nutzung molekularer und supramolekularer Spezifika der verwendeten Ausgangsstoffe, deren chemische oder mechanische Modifizierung sowie Kombination mit funktionellen Additiven werden Materialien entwickelt, die sich in besonderem Maße für die Züchtung von Gewebe, Spurenanalytik von Stoffwechselprodukten, dosierte Freisetzung von Wirkstoffen, thermische Hochleistungsisolation, Echt-3D-Displays oder elektrochemische Anwendungen eignen. Ermöglicht wird der Ausbau dieses Schwerpunkt-Themas durch eine Reihe von grundlagen- und anwendungsorientierten Forschungsprojekten, die u.a. von FWF – dem Österreichischen Wissenschaftsfond, ANR – der French L'Agence Nationale de la Recher-ché, dem Europäischen WoodWisdom-Net+ oder FFG – der Österreichischen Forschungsförderungs-gesellschaft getragen und teilweise durch namhafte Unternehmen co-finanziert werden. Aktuelle Anstrengungen im Bereich der Schwerpunkt-Themen betreffen die Nano-Morphologie und Oberflächenladung von Aerogelen aus modifizierter Zellulose, die Generierung von untereinander verbundenen Makroporen mit Durchmessern im zwei- bis dreistelligen Mikrometerbereich, eingebettet in eine offenporige, nano-poröse Matrix, deren mechanische Verstärkung durch perkolierende Netzwerke biokompatibler Polymere, die Herstellung transparenter Aerogele aus nematisch flüssigkristallinen Suspensionen nanofibrillierter Zellulose-Derivate, die homogene Modifizierung der großen spezifischen Oberfläche von Zellulose-Aerogelen mit kovalent gebundenen Quantum-Punkten unterschiedlicher Art, oder die Synthese von Lignin-basierenden, mesoporösen Kohlenstoff-Aerogelen für Hochleistungskondensatoren oder Protonen-Austauschmembranen in Brennstoffzellen.
Ergänzend zu den Schwerpunkt-Themen werden kleiner Projekte bearbeitet, die Themenbereiche umschließen wie Lösen, Fraktionierung, Reinigung, Modifizierung und Analytik von Biopolymeren, Faser-Verstärkung von Kunststoffen, Verarbeitung/Modifizierung von Biopolymeren  unter Nutzung überkritischer Fluide, Isolation und Charakterisierung von Pflanzenextraktstoffen, oder die Umwandlung lignozellulosischer Massen-Abfallstoffe in Humusersatzstoffe, organo-mineralische Düngemittel und wasserspeichernde Materialien für die Rekultivierung degradierter Böden.

Kontakt: Ass.Prof. Falk Liebner Weiterführende Informationen: www.chemie.boku.ac.at/wpf/arbeitsgruppen/chemie-der-biomaterialien-falk-liebner/

Naturstofftechnologien

Naturstofftechnologien

Wir forschen und entwickeln an innovativen Werkstoffen und Technologien unter Einsatz von Rohstoffen aus der Natur bzw. Wertstoffen aller Art, ein-schließlich Reststoffen bzw. Reyclingstoffen.
Unsere Vision ist es, mit Ihnen Lösungen für Werkstoffe und Technologien zu finden, unter Einsatz von Naturstoffen und  Reststoffen, bis zur Marktreife.

Kontakt: Ass. Prof. Norbert Mundigler, Univ.Prof. Rupert Wimmer Weiterführende Informationen: www.naturstofftechnik.at

Biopolymer- und Papieranalytik

Biopolymer- und Papieranalytik

Die Forschung in der Arbeitsgruppe "Biopolymer- und Papieranalytik" umfasst das gesamte Spektrum von analytischen Fragen im Zusammenhang mit Lignocellulosen und Polysacchariden, insbesondere Cellulose, Hemicellulosen und Lignin. Dies bezieht sich sowohl auf die Anwendung von etablierten Analysen, um verschiedene Arten und Aufgaben der Polymere zu untersuchen als auch auf die Entwicklung neuer analytischer Methoden. Ein besonderer Fokus liegt auf moderner Cellulose- und Ligninanalytik, sowie ihrer Weiterentwicklung und ihrer Funktion bei verschiedenen Aspekten der aktuellen Forschung im Bereich der Lignocellulosen. Größenausschlusschromatographie (SEC) mit Mehrfachdetektion (Lichtstreuung (MALLS), Brechungsindex (RI), Fluoreszenz, UV) ist das zentrale Werkzeug in diesem Umfeld, für das mehrere unabhängige Systeme für Routineanalytik und spezielle Analysen zur Verfügung stehen. Die SEC wird dabei auch mit unterschiedlichen Fluoreszenzmarkierungstechniken kombiniert, um die Detektion funktioneller Gruppen, Substituenten oder spezieller Einheiten nicht nur als Summenparameter, sondern als Profile entlang der Molmassenverteilung zu ermöglichen. Vor allem die CCOA-Methode zur Quantifizierung von Carbonylgruppen und die FDAM-Methode zur Bestimmung der Carboxylgruppen haben großes internationales Interesse und eine breite Anwendung in der Celluloseforschung gefunden. Diese Verfahren sind besonders geeignet, um oxidative Veränderungen an cellulosischen Substraten zu untersuchen. Mit diesen Methoden können Folgen von Verarbeitung, Umweltstress oder Alterung näher untersucht werden. Der Bereich Ligninanalytik konzentriert sich insbesondere auf die Entwicklung schneller Analyseverfahren für technische Lignine, um aktuelle Fragestellungen hinsichtlich Qualität und Eignung in neuartigen Anwendungen zu unterstützen. Diese Analyseverfahren lassen sich äußerst vielseitig für alle Facetten von Lignocellulosenutzung und -anwendung einsetzen. Cellulose- und Prozesscharakterisierung in der Zellstoff- und Papierindustrie erfordern eine zuverlässige und robuste Technik, die durch eine umfassende Datenbank mit mehr als 500 verschiedenen Cellulosesubstraten unterstützt wird. Eine interessante Anwendung wurde im Rahmen der modernen konservatorischen Wissenschaft gefunden, die sich mit molekularen Mechanismen der Cellulosealterung befasst. Dazu gehören Papierentsäuerung, Tintenfraß und konservatorischen Gegenmaßnahmen, sowie die Bewertung von Schäden und empfohlenen konservatorischen Behandlungen für wertvolle historische Objekte. Die Arbeitsgruppe Biopolymer- und Papieranalyse ist ein wichtiger Teil des Christian-Doppler Labors für moderne Cellulosechemie und -analytik. Kontakt: Ao.Univ.Prof. Antje Potthast Weiterführende Informationen: www.chemie.boku.ac.at/wpf/arbeitsgruppen/biopolymer-und-papieranalytik-antje-potthast/

Wissenschaft in der Papierrestaurierung

Wissenschaft in der Papierrestaurierung

Die Forschung in der Arbeitsgruppe „Wissenschaft in der Papierrestaurierung” beschäftigt sich mit einer Vielzahl von Fragestellungen aus dem Bereich der Erhaltung von Kulturgut auf der Basis von Papier und Textilien. Durch die Verwendung von analogen analytischen Methoden ist diese Arbeitsgruppe in das Arbeitsumfeld in der Abteilung für Chemie nachwachsender Rohstoffe eingebunden. Der große Unterschied besteht darin, dass sich die Perspektive von der Verwendung und Verwandlung von Rohmaterialien in Richtung der Erhaltung von Zeitzeugen wandelt. Auch zukünftig soll das aus cellulosischen Materialien entstandene Kulturgut zur Verfügung stehen. „Wissenschaft in der Restaurierung” sieht sich als Schnittstelle zwischen praktisch arbeitenden Restauratoren, die oft andere Bedürfnisse und Fragen haben als jene, die schon seit langer Zeit in der Zellstoff- und Papierindustrie verfolgt werden. Die spezifischen Fragen in der Restaurierung reichen von allgemeinen Alterungsmechanismen von Papier und darauf aufgebrachten Farbmitteln, über zerstörungsfreie oder einfache, aber zuverlässige auch tagtäglich gut anwendbare Tests, bis hin zu Fragen über Abbaumechanismen hinter bestimmten konservatorischen Problemen und über Maßnahmen zur nachhaltigen Schadensbegrenzung. An dieser Stelle ist eine enge Kooperation zwischen den chemisch-analytischen Wissenschaften und Restauratoren unabdingbar. In enger Nachbarschaft zu den anderen Arbeitsgruppen der Abteilung zielt „Wissenschaft in der Papierrestaurierung” darauf ab, Synergien aus der Suche nach neuen Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen zu ziehen, wenn es darum geht, Anwendungen für die restauratorische Praxis zu finden.