Projekte am Forschungsbereich Rohstoff- und Produktchemie

Grüne Bioraffinerie: Nutzbarmachung von Presswasser für chemische und biotechnologische Zwecke

Die mechanische Trocknung von Hackschnitzeln in einer Quetsche ist eine innovative Technik, um den Heizwert der Schnitzel energie- als auch kosteneffektiv zu erhöhen. Das dabei in großen Mengen anfallende Presswasser hat allerdings einen hohen Gehalt an Mineralien und gelösten organischen Substanzen. Was eine Entsorgung über Kläranlagen schwierig gestaltet, ist jedoch industriell und pharmakologisch potentiell höchst interessant. Die Charakterisierung und Nutzbarmachung dieser Stoffe für chemische und biotechnologische Anwendungen mithilfe der Bioraffinerie ist deshalb das erklärte Ziel dieses vom "Kuratorium für forstliche Forschung" geförderten Projektes.
Zur Isolierung der organischen Substanzen im Presswasser werden verschiedene physikalische wie chemische Trennmethoden, z.B. präparative Chromatographie oder Zerschäumungsanalyse, eingesetzt und die isolierten Komponenten anschließend mithilfe analytischer Verfahren wie der Massenspektrometrie identifiziert. Hierbei sind für industrielle oder pharmakologische Zwecke z.B. Lignane und Terpene besonders interessant.
Des Weiteren soll das Presswasser in der Flüssigkultivierung cellulolytischer Pilze Bestandteile etablierter Flüssigmedien ersetzen. Dabei geht es insbesondere um sog. Inducer, die im Rahmen der industriellen Enzymproduktion einen großen Kostenpunkt verursachen. Weitere Untersuchungen im Zusammenhang mit diesen Pilzen schließen die Analyse des Transkriptoms mithilfe von RNA-Sequenzierung (next-gen sequencing) und das Testen von Verbindungen aus dem Presswasser auf ihre Hemmwirkung gegen diese Pilze mit ein.
Laufzeit September 2017 – August 2020
Bearbeitung Reppke, Manfred; Pilgård, Annica; Benz, J. Philipp; Windeisen-Holzhauser, Elisabeth; Richter, Klaus
Finanzierung Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF)

Analyse von Holzchemie-Klebstoff-Interaktionen und ihre Auswirkung auf kohäsive und adhäsive Bindungen

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens besteht darin, fehlende grundlegende Kenntnisse zu Wechselwirkungen zwischen Holzinhaltsstoffen und Klebstoffen für die Verklebung wichtiger einheimischer Holzarten bereitzustellen.

Zur Analyse kohäsiver Bindungen wird eine Kombination aus ATR-FTIR-Spektroskopie und Rheologie eingesetzt. Damit sollen Informationen zur chemischen Reaktion und zum Aushärtungsverhalten von Holz-Klebstoff-Kombinationen gewonnen werden. Ergänzend werden thermische Analysen (z.B. DSC) sowie Untersuchungen mit Pyrolyse-GC/MS durchgeführt. Zur Bewertung adhäsiver Bindungen werden Oberflächenpolaritäten und Adhäsionsenergien (Kontaktwinkelmessungen, AFM) bestimmt sowie Festigkeitsversuche und mikroskopische Untersuchungen durchgeführt.

Die Verklebung ist eine Schlüsseltechnologie in vielen Bereichen, so auch in den Branchen „Holz im Baugewerbe“ bzw. „Industrielles Holzbauwesen“. Verbesserte Kenntnisse zur dauerhaften Verklebung verschiedener Holzarten können in einer höheren Prozess- und Produktsicherheit resultieren und die stoffliche Verwendung des Rohstoffs Holz fördern. Darüber hinaus soll die Verklebung alternativer Holzarten zur Fichte die Entwicklung neuer Produkte mit erhöhter Leistungsfähigkeit oder Dauerhaftigkeit, eine zunehmende Konkurrenz zu anderen Werkstoffen und somit eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit ermöglichen.

Laufzeit Februar 2017 – Juli 2019
Bearbeitung Özparpucu, Merve; Windeisen, Elisabeth; Richter, Klaus
Finanzierung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)