09 - Green Chemistry

In der Abbildung ist die Vielseitigkeit der Bioraffinerie besonders schön dargestellt. Hier stehen Ausgangsmaterialien (Rinde, Holz, Holzfasern, Lignin) in Verbindung mit Produkten von Bioraffinerien (Textilfasern, Aerogele, Hydrogele, aufgereinigte Biopolymere und Zucker), und den notwendigen Materialien für die Analyse (Probenmesskörper für die Kernspinresonanzspektroskopie, Filamente für die Massenspektrometrie). All diese Elemente stehen in engem Kontakt mit dem Baum, werden entweder daraus gewonnen oder sind notwendig für die Entwicklung neuer Materialien und Produkte aus den jeweiligen Pflanzenbestandteilen. Die Bioraffinerie deckt damit die klassischen Bereiche Cellulosechemie, Aufschluss und Zellstoffbleiche, Papier- und Faserchemie, Ligninchemie sowie die dazugehörige komplexe Analytik ab. 

Die jeweiligen Themen reichen von grundlegenden wissenschaftlichen Fragen zur Struktur der Cellulosen, Celluloseallomorphen, Wasserstoffbrückensysteme, Quell- und Auflöseverhalten, Synthese und Analyse von cellulosischen Modellverbindungen und Cellulosederivaten über industrielle Prozesse der Zellstofferzeugung und Zellstoffbleiche, Cellulosefaser-, Lyocell- und Viskosetechnologien, Papierchemie und Leimungsmittel bis hin zu Fragestellungen der speziellen Celluloseanalytik. Ein langjähriges Forschungsthema sind dabei Alterungsprozesse lignocellulosischer Materialien (z.B. historische Papiere), Chromophorenbildung und -identifizierung und die Untersuchung von Abbaureaktionen und Nebenprodukten, z.B. in Celluloselösungen und während der Derivatisierung. Neue (ligno)cellulosische Materialien wie nano-strukturierte Cellulosen, Gele und Aerogele und Hybridmaterialien werden in enger Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen bearbeitet.

Die Ligninchemie, speziell die Chemie technischer Lignine, ist ebenso stark vertreten in der NAWARO-Gruppe. Während cellulosische Materialien heutzutage überall zu Hause sind (z.B. Papier und Textilien), steckt die Ligninnutzung noch in den Kinderschuhen – trotz des immensen Potentials des zweithäufigsten Biopolymers als Kohlenstoffquelle in Bioraffinerien der Zukunft. Neben der Strukturaufklärung und der Entwicklung analytischer Methoden sind vor allem Struktur-Eigenschafts-Anwendungs-Beziehungen technischer Lignine und neuartige Ligninprodukte wichtige Forschungsgebiete.
Auf dem Gebiet der Extraktstoffe liegt ein Fokus auf der Identifizierung von bioaktiven Inhaltsstoffen von Pflanzenmaterialien, die seit langem in der traditionellen Medizin oder Volksmedizin genutzt werden. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich weiters stark mit „Grüner Chemie“. Hier geht es insbesondere um die Verwendung von überkritischem CO2 zur Extraktion, als Reaktionsmedium und als Lösungsmittel in der Chromatographie. Das Thema beinhaltet aber ebenso lösungsmittelfreie Synthesen, Wasser als Reaktionsmedium, Recycling-Aspekte sowie die Verwendung von Mikrowellen und Ultraschall für chemische Reaktionen.

Neben enger Zusammenarbeit mit der Industrie und Forschungsinstituten auf nationaler und internationaler Ebene spielt die Veröffentlichung der Forschungsergebnisse eine besonders wichtige Rolle.