Als Nebenprodukt der Holz- und Papierindustrie fallen weltweit Millionen Tonnen von Lignin an, das in den Zellen verholzter Pflanzen eine wichtige Stützfunktion übernimmt. Trotz seiner hohen Verfügbarkeit wird dieser nachwachsende Rohstoff bislang kaum stofflich genutzt. Das neue, von der TU Graz koordinierte Forschungs- und Ausbildungsnetzwerk B3PO (Better BioBased Polymer) verfolgt das Ziel, aus Lignin und weiteren pflanzlichen Reststoffen Polymere zu entwickeln und damit erdölbasierte Kunststoffe zu ersetzen.
Das Projekt umfasst 15 Doktoratsprojekte an neun Forschungsinstitutionen in ganz Europa. „Dabei arbeiten wir mit weltweit führenden Industriepartnern und High-Tech-Unternehmen zusammen“, erläutert Robert Kourist vom Institut für Molekulare Biotechnologie der TU Graz, der B3PO-Netzwerk als Koordinator leitet. „Gemeinsam wollen wir Prozesse zur Herstellung von Hochleistungs-Polymeren entwickeln, die nicht nur pflanzenbasiert, sondern auch rezyklierbar und biologisch abbaubar sind.“
Dreistufige Innovationsstrategie
Die Forschenden verfolgen dazu in B3PO eine dreistufige Innovationsstrategie, um holzige Biomasse in leistungsstarke chemische Grundstoffe umzuwandeln:
– Nachhaltiger Biomasse-Abbau: Reststoffe aus der Holzverwertung sind schwer abbaubar. Ihre Nutzung erfordert daher intensive Vorbehandlungen, bei denen unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Die Forschenden entwickeln in B3PO ein schonenderes, einstufiges Verfahren, um gezielt sogenannte Lignin-Grundstoffe aus Holzabfällen zu gewinnen.
– Bio-Aufbereitung: Statt der herkömmlichen Petrochemie unter Einsatz schädlicher Chemikalien nutzt B3PO biotechnologische Methoden und computergestützte Verfahren wie Machine Learning, um die Lignin-Grundstoffe zu chemisch nutzbaren Bausteinen umzuwandeln.
– Wieder-Aufbau: Aus diesen chemischen Bausteinen stellt das Team biobasierte Materialien für die Verwendung in Verpackungen, Beschichtungen und Klebstoffen her.
Das Projekt zielt dabei auf die umweltfreundliche Herstellung biobasierter Materialien ab, die deutlich bessere Eigenschaften als herkömmliche, erdölbasierte Alternativen aufweisen. Das soll die erfolgreiche Kommerzialisierung ermöglichen.
Neuartiges interdisziplinäres Ausbildungsmodell
In der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses vereint B3PO die Disziplinen Biotechnologie, Chemie, Polymerwissenschaft und Werkstofftechnik in einem einheitlichen Ausbildungsmodell mit doppelten Doktortiteln. Die Doktoranden werden an jeweils zwei Partner-Universitäten mit längeren Forschungsaufenthalten betreut und erhalten durch die Kooperation mit den Unternehmen umfassende Einblicke in industrielle Anwendungen und die praktische Umsetzung von Laborinnovationen. Ziel ist es, Fachkräfte auszubilden, die die Forschung und Entwicklung entlang der gesamten Wertschöpfungskette von biobasierten Materialien vorantreiben können.