Als een hernieuwbare hulpbron, hout biedt een groot potentieel in de strijd tegen de klimaatcrisis. Eerst, het legt grote hoeveelheden koolstof vast (1 ton per kubieke meter!). Bovendien, het is een milieuvriendelijk alternatief voor fossiele bronnen, die de meeste uitstoot van broeikasgassen veroorzaken. Aan het Instituut voor Bioproducten en Papiertechnologie van de Technische Universiteit van Graz (TU Graz), onderzoekers maken biologisch afbreekbare materialen uit de houtcomponenten cellulose, hemicellulose en lignine.

Samir Kopacic, bijvoorbeeld, zou dergelijke materialen willen gebruiken om ervoor te zorgen dat er in de toekomst minder plastic en meer biologisch afbreekbare materialen worden gebruikt. Voor dit doeleinde, het zogenaamde "barrièrelab" van het Instituut is opgericht in samenwerking met academische en industriële partners. Daar, Kopacic doet onderzoek naar biobased verpakkingsmaterialen met even goede barrière-eigenschappen als die voor synthetische kunststoffen. Ze moeten de inhoud van de verpakking (voedsel, cosmetica, medicijnen, enz.) van zuurstof, vochtigheid en andere invloeden van buitenaf, en om het aroma en de versheid van de producten te behouden.

Momenteel, papier en karton zijn hier slechts beperkt geschikt voor, zoals Kopacic opmerkt:"Papier en karton zijn poreus en vezelig. Om de noodzakelijke ondoordringbaarheid te bereiken, ze zijn vaak bedekt met synthetische polymeren die niet biologisch afbreekbaar en moeilijk te recyclen zijn, of gelamineerd met metaalfolie."

Kopacic wil deze situatie graag verhelpen in samenwerking met de Vereniging van de Oostenrijkse papierindustrie Austropapier en met de steun van haar industriële partners. In het FFG-onderzoeksproject PapSpray, die wordt gefinancierd voor een bedrag van 810, 000 euro, het projectteam volgt de aanpak om papier of karton te besproeien met biopolymeren. "Bij het toepassen van biobased barrièrematerialen op papier, conventionele coatingmethoden hebben beperkt succes gehad vanwege de complexe stroomeigenschappen van deze materialen. We testen nu de geschiktheid van spraycoatingprocessen en onderzoeken hoe biopolymeren op papier moeten worden gespoten om de gewenste barrière-eigenschappen te verkrijgen, ", zegt projectleider Kopacic. Voor de jonge onderzoeker (geboren in 1989), de voorwaarden zijn goed voor een beslissende doorbraak:"Vanuit technologisch oogpunt, spraycoating is een flexibel proces dat kan worden geïntegreerd in de papierproductie en ook kan worden gebruikt in combinatie met of als aanvulling op conventionele coatingtechnologieën." Het driejarige onderzoeksproject heeft tot doel een fundamenteel begrip te ontwikkelen van de interacties tussen papier, biopolymeer en nevelproces, Hiermee wordt de basis gelegd om plasticvrije en recyclebare papieren verpakkingen te kunnen produceren en gebruiken voor een nog breder scala aan toepassingen dan voorheen.

Ultralichte materialen tussen materiaaltechniek en biotechnologie

Het op grote schaal toepassen van biobased materialen is ook het doel van het EU-project BreadCell uit de FET Open financieringslijn, een ander onderzoeksproject aan het Institute of Bioproducts and Paper Technology. Onder de consortiumleiding van Chalmers University of Technology (Göteborg, Schweden), een interdisciplinair team van onderzoekers van de TU Graz, de Universiteit van Wenen, BioNanoNet en het Europese onderzoekscentrum Tecnalia willen een radicaal nieuwe technologie ontwikkelen voor de productie van milieuvriendelijke lichtgewicht materialen op basis van hout en cellulose. Momenteel, bijvoorbeeld, grootschalige industrie gebruikt voornamelijk lichtgewicht materialen van kunststof, niet-afbreekbare polymeren voor veiligheidscomponenten in auto's of voor lichtgewicht, robuuste en resistente sportuitrusting. "We willen alternatieven bieden en werken aan duurzame celluloseschuimen ter vervanging van bestaande composieten, ", legt Stefan Spirk uit.

Spirk heeft al voor opschudding gezorgd met de ontwikkeling van een op lignine gebaseerde redoxflow-batterij ("vanilline-batterij") en, samen met instituutshoofd Wolfgang Bauer, draagt ​​knowhow uit pulp- en papieronderzoek bij aan het project.