Out of the box
Papier - das Baumaterial der Zukunft
Professor Markus Biesalski forscht an der TU Darmstadt zu makromolekularer Chemie und Papierchemie. Er will Papier funktional erweitern, um ihm je nach Anwendung neue, spezifische Eigenschaften zu verleihen.
Herr Professor Biesalski, als Wissenschaftler verändern Sie die Struktur des Papiers. Welche Defizite wollen Sie damit ausgleichen, welche Vorzüge ausbauen?
Papier bringt aufgrund seiner Zusammensetzung von Haus aus eine ganze Reihe sehr spannender, im Wesentlichen mechanischer Eigenschaften mit. Es ist extrem reißfest, sehr leicht und sehr wenig dicht im Vergleich zu anderen Materialien. Schon wenig Feuchtigkeit verschlechtert die Charakteristika, aber dem können existierende „Nassfestadditive“ oder wasserfeste Beschichtungen entgegenwirken. Mithilfe biobasierter Beschichtungsmaterialien aus Polymeren – sogenannten Makromolekülen – versuchen wir, gezielt neue Ansätze zu finden, vermehrt Additive aus nachwachsenden Rohstoffen im Papier einzusetzen.
Auf welche Einsatzbereiche zielen Sie mit diesen Papieren?
Wir arbeiten in Darmstadt zum Beispiel in zwei größeren Projekten, deren Erkenntnisse uns erlauben sollen, Papier noch stärker als leichtes Konstruktionsmaterial in Bauanwendungen einzusetzen. Eine Herausforderung ist dabei, ein fundiertes Verständnis zu bekommen, wie sich die Haftung zwischen Papierfasern und einer Leichtbaumatrix aus Kunststoff, Glas oder mineralischem Material mit biobasierten Polymeradditiven verbessern lässt.
Hat funktional verbessertes Papier das Potenzial, zu einem industrieübergreifenden Basismaterial wie Plastik zu werden?
Ja. Papier und Papierleichtbaumaterialien können in der Zukunft eine tragende Rolle spielen. Dazu müssen wir es schaffen, bestimmte Eigenschaften in diesem Papier so zu kontrollieren, dass einerseits die angesprochenen mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben, andererseits jedoch auch die Wiederverwertbarkeit der Produkte – eine Rezyklierung oder Kaskadennutzung – gewährleistet ist. Dann sehe ich eine Chance, dass wir in vielen Bereichen Materialien sehen werden, die branchenübergreifend eine wichtige Rolle spielen können. Bei Lebensmittelverpackungen zeichnet sich ein solcher Trend gerade sehr stark ab. In der Zukunft kann ich mir Papier aber auch bei Sportgeräten, Ruderbooten oder sogar Fahrrädern bis hin zu vielen Bauteilen im Automobilsektor und in der Architektur sehr gut vorstellen.
Welche wirtschaftliche Bedeutung könnten die neuen Papier-Anwendungsbereiche erreichen?
Wenn wir ein paar der wirklich großen Probleme lösen, könnte das einen durchaus signifikanten wirtschaftlichen Zuwachs für die Papierbranche ergeben. Gelingt es, Papierfasern zu entwickeln, die über thermoelastische und thermoplastische Eigenschaften verfügen, werden Form- und Umformprozesse möglich wie bei Kunststoffmaterialien oder Metallen. Wenn wir uns solche gänzlich neuen Anwendungsbereiche erschließen, dann sehe ich neben den zuvor benannten Anwendungen viele weitere spannende Möglichkeiten.
Die Wiederverwertbarkeit muss Teil des Konzepts sein?
Sie ist eigentlich der wichtigste Teil, bei dem gerade das Material Papier viele Vorteile gegenüber anderen Materialien besitzt. Weil wir in Zukunft immer stärker CO2-neutrale, also klimaneutrale Prozesse vorantreiben müssen, achten wir schon bei der Forschung auf die Rezyklierbarkeit beziehungsweise Möglichkeiten, unsere Materialien am Ende ihres Weges eventuell in anderer Form weiternutzen zu können.
Mit Papierproduzenten sprechen Sie bereits über funktional erweitertes Papier. Wie ist die Resonanz?
Auf ganzer Breite positiv. Damit wir keine Zeit bei der Umsetzung von Forschungsergebnissen verlieren, bedarf es einer konzertierten Zusammenarbeit zwischen Industrie und Universitäten. Das haben beide Seiten erkannt.
