Biobasierte Beschichtung für Holz übertrifft traditionelle synthetische Optionen

Forscher verwandeln einen ungiftigen Rückstand in eine Holzbeschichtung, die gegen Abrieb, Flecken und Sonnenlicht beständig ist.

27.07.2021 - Finnland

Aufgrund der weltweiten Bemühungen, Nachhaltigkeitsstandards zu erfüllen, wollen viele Länder derzeit Beton durch Holz in Gebäuden ersetzen. Frankreich zum Beispiel schreibt vor, dass alle neuen öffentlichen Gebäude ab 2022 zu mindestens 50 Prozent aus Holz oder anderen nachhaltigen Materialien bestehen müssen.

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Ein mit Lignin aufgetragener Stuhl.

Da Holz anfällig für Degradation ist, wenn es Sonnenlicht und Feuchtigkeit ausgesetzt ist, können Schutzbeschichtungen dazu beitragen, dass Holz in größerem Umfang eingesetzt wird. Forscher der Aalto-Universität haben Lignin, ein natürliches Polymer, das reichlich in Holz und anderen Pflanzen vorkommt, verwendet, um eine sichere, kostengünstige und leistungsstarke Beschichtung für den Einsatz im Bauwesen zu entwickeln.

Unsere neue Beschichtung hat ein großes Potenzial zum Schutz von Holz. Sie ist wasserabweisender als viele kommerzielle Beschichtungen, weil sie die natürliche Struktur des Holzes und seine mikroskalige Rauheit beibehält. Da sie hydrophob ist, ist die Beschichtung auch ziemlich resistent gegen Flecken, während die inhärente Struktur von Lignin Farbveränderungen durch Sonnenlicht widersteht. Außerdem bewahrt es hervorragend die Atmungsaktivität des Holzes", erklärt Alexander Henn, Doktorand an der Aalto University, The School of Chemical Engineering.

Lignin wird oft als Abfallprodukt von Zellstoff- und Bioraffinerieprozessen betrachtet. Jedes Jahr werden weltweit etwa 60-120 Millionen Tonnen Lignin isoliert, von denen 98 Prozent zur energetischen Verwertung verbrannt werden. Lignin hat mehrere vorteilhafte Eigenschaften; die schlechte Löslichkeit der meisten Ligninarten und die mittelmäßige Leistung von Produkten auf Ligninbasis haben jedoch bisher seine kommerziellen Anwendungen eingeschränkt.

Lignin als Beschichtungsmaterial ist eigentlich sehr vielversprechend mit seinen vielen Vorteilen im Vergleich zu den derzeit verwendeten synthetischen und biobasierten Beschichtungen. Es verfügt über hervorragende Korrosionsschutz-, antibakterielle, vereisungshemmende und UV-abschirmende Eigenschaften. Unsere zukünftige Forschung wird sich auf die Entwicklung von Eigenschaften wie Elastizität der Beschichtung konzentrieren", sagt Monika Österberg, Leiterin der Abteilung für Bioprodukte und Biosysteme an der Aalto-Universität.

Die derzeit weit verbreiteten mechanischen Schutzbeschichtungen für Materialien wie Holz, Beton, Metalle und Verbundwerkstoffe basieren auf Erdöl, das umweltschädliche Substanzen enthält. Beschichtungen auf Pflanzenölbasis - wie z. B. aus Tall, Leinsamen, Kokosnuss, Sojabohnen und Rizinus - können nachhaltigere Alternativen sein, aber ihnen fehlt es oft an Haltbarkeit. Daher werden diese Öle oft mit synthetischen Materialien kombiniert, um ihre Leistung zu verbessern.

Nachhaltigere und ungiftigere Alternativen können der Beschichtungsindustrie helfen, neue Sicherheitsvorschriften zu erfüllen. Zum Beispiel wurde die Menge an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) nicht nur wegen ihrer Auswirkungen auf die Gesundheit, sondern auch auf die Ozonschicht reguliert. In ähnlicher Weise hat die Europäische Union (EU) Beschränkungen für einige Chemikalien erlassen, die von der Beschichtungsindustrie verwendet werden, wie z. B. Bisphenol A und Formaldehyd (die in Epoxid- und Polyurethanbeschichtungen verwendet werden), und hat kürzlich Titandioxid - eines der am häufigsten verwendeten Pigmente in Farben - als Karzinogen der Klasse II eingestuft.

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