Cellulose-Nanocomposites

Bei Nanocellulose handelt es sich um eine relativ neue Werkstoffentwicklung auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Es existieren mehrere Varianten des Materials wie mikrofibrillierte Zellulose (microfibrillated cellulose ¬ MFC) oder nanokristalline Drähte/Fasern, die sich aus zellstoffhaltigen Pflanzenabfällen, aber auch biotechnologisch durch bakterielle Synthese herstellen lassen. Nanocellulose zeichnet sich durch mechanische Eigenschaften wie Steifigkeit und Festigkeit aus und verbindet diese mit den Vorteilen einer hohen biologischen Verträglichkeit und steuerbaren biologischen Abbaubarkeit. Mittlerweile hat die Herstellung von Nanocellulose die Schwelle zur Kommerzialisierung überschritten und wird von einigen Unternehmen in größerem Maßstab umgesetzt, wie zum Beispiel von CelluForce (Kanada) oder Inventia (Schweden). Auch in Deutschland und der Schweiz gibt es Entwicklungsaktivitäten zu Nanocellulose wie durch das Start-up¬Unternehmen Jenpolymer Materials oder das Adolphe Merkle Institute der Universität Fribourg (Schweiz), das unter anderem an der Entwicklung neuer Hochleistungskomposite aus synthetischen Kunststoffen und zellulosen Nanofasern forscht. Das Anwendungsspektrum von Nanocellulose ist sehr vielseitig und umfasst beispielsweise Anwendungen als Füllstoff zur Verstärkung von Papier oder Lebensmittelfolien, als Wundauflage und Implantatmaterial oder als Trägermaterial für pharmazeutische und kosmetische Wirkstoffe. Darüber hinaus wird Nanocellulose auch als Werkstoff zum Ersatz von Verstärkungsmaterialien entwickelt. Kurz¬ bis mittelfristig erscheint angesichts der mechanischen Eigenschaften unter anderem die Substitution von Glasfasern in Epoxidharzsystemen interessant. In diesem Zusammenhang wurde in einer Studie der TA Swiss im Rahmen einer orientierenden Bilanzierung der CO2 ¬Fußabdruck im Vergleich zu herkömmlichen glasfaserverstärkten Kompositen ermittelt. Im Rahmen einer Hochrechnung wurde dabei angenommen, dass mittel¬ bis langfristig durch die verschiedenen Anwendungsbereiche für Nanocellulose 25 Prozent der glasfaserverstärkten Kunststoffe durch Zellulose¬Nanokomposite substituiert werden können. Ausgehend von dem spezifischen CO2 -Einsparpotenzial in Höhe von rund 1,8 kg CO2 ¬Äquivalente pro Kilogramm Glasfaser könnte sich so ein Gesamteinsparpotenzial von knapp einer halben Million Tonnen CO2 ¬Äquivalente ergeben.