Erneuerbare biobasierte Beschichtungen für leistungsfähigere Materialien
Beschichtungen werden in vielen Branchen eingesetzt, um Materialeigenschaften zu verbessern, Oberflächen zu schützen und die Sicherheit der Verbraucher zu gewährleisten. Sie werden beispielsweise eingesetzt, um die Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit von Fahrzeugen zu erhöhen, die Feuerfestigkeit von Möbeln zu verbessern und Haushaltswaren mit antiviralen und antimikrobiellen Eigenschaften zu versehen. Angesichts ihrer Allgegenwärtigkeit ist es wichtig, dass Beschichtungen so nachhaltig wie möglich hergestellt werden und zudem ungiftig und recycelbar sind. Das ist nicht immer der Fall, denn es gibt immer noch auf fossilen Rohstoffen basierende Beschichtungen auf dem Markt. Darüber hinaus erfährt die Beschichtungsbranche von den Behörden vermehrt Druck, den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen zu verringern, um die Luftqualität in Innenräumen und im Freien zu verbessern, indem sie von lösungsmittelbasierten Systemen auf wasserbasierte Systeme umsteigt. Eine zentrale Herausforderung für die Branche besteht darin, diese Erwartungen zu erfüllen, ohne die Produktleistung zu beeinträchtigen oder die Verbraucher zu gefährden.
Nachhaltige Beschichtungen mit definierten Eigenschaften
Das Ziel des Projekts LIGNICOAT war es, diese Herausforderung anzugehen, indem Europa eine Vorreiterrolle bei der Herstellung technisch, wirtschaftlich und ökologisch tragfähiger erneuerbarer Beschichtungen einnimmt. LIGNICOAT wurde vom Gemeinsamen Unternehmen für ein kreislauforientiertes biobasiertes Europa, der öffentlich-privaten Partnerschaft „Circular Bio-based Europe Joint Undertaking“, finanziert. „Unser Hauptziel war es, neue, nachhaltigere Beschichtungen mit definierten und gezielten Eigenschaften zu entwickeln“, erklärt LIGNICOAT-Projektkoordinator Aitor Barrio von TECNALIA in Spanien. „Dabei haben wir uns auf Lignin als reichlich vorhandenen, biobasierten Rohstoff für die Entwicklung von ligninbasierten Harzen konzentriert.“ Lignin ist ein organisches Polymer, das zusammen mit Zellulose den Hauptbestandteil von Holz bildet. Es ist nach der Zellulose das am häufigsten vorkommende organische Material auf der Erde. Die Idee dahinter war, dass durch die Kombination dieses natürlichen Polymers mit Wasser auf verschiedene Weise Beschichtungen mit korrosionshemmenden, antiviral-antimikrobiellen und flammhemmenden Eigenschaften entstehen könnten.
Funktionalitäten für verschiedene Harze
Die größte Herausforderung bestand von Anfang an darin, wirksame und effiziente Wege zur Modifizierung von Lignin zu finden, um die in verschiedenen Harzen benötigten Funktionalitäten zu integrieren. Obgleich seit langem bekannt ist, dass Lignin großes Potenzial als erneuerbares Biomaterial besitzt, wurden noch kein Weg gefunden, dies nutzbar zu machen. „Teamarbeit ermöglichte es uns, verschiedene Beschichtungen für gezielte Anwendungen zu formulieren“, sagt Barrio. „Dazu gehören Bio-Polyurethan-Beschichtungen für den Flammschutz von Holz, Bio-Alkyd-Beschichtungen für den Korrosionsschutz von Metallen und Bio-Epoxid für die Bandbeschichtung.“ Das Team entwickelte auch Bio-Additive auf der Basis von Hopfenextrakten und Thymol für antivirale und antimikrobielle Beschichtungen zum Schutz von Holz und Metall. Alle Beschichtungen wurden in standardisierten Tests validiert und mit fossilen Alternativen verglichen.
Nachhaltige Lösung für Harz- und Beschichtungshersteller
Dem Projektteam ist es gelungen, Lignin-Zwischenprodukte zu modifizieren und im Pilotmaßstab zu validieren. Zu den nächsten Schritten gehören die Skalierung der verschiedenen Verfahren, der Aufbau der Lieferkette und die weitere Erforschung möglicher Anwendungen. Barrio und sein Team sind auch daran interessiert, den Anteil an Lignin und biobasierten Stoffen in Beschichtungen weiter zu erhöhen.
Schlüsselbegriffe
LIGNICOAT, biobasiert, fossilbasiert, erneuerbar, Beschichtungen, Bioresin, nachhaltig
