Im Forschungsvorhaben TANIPU suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach emissionsfreien, biobasierten Klebstoffen für tragende Holzwerkstoffe. Ein vielversprechender Ansatz sind Klebstoffe, die auf Basis von Tanninen, also pflanzlichen Gerbstoffen hergestellt werden.
„100 Prozent emissionsfreie und biobasierte Klebstoffe für tragende Holzwerkstoffe gibt es bislang nicht. Wären diese dann auch noch kostengünstig verfügbar, hätten wir so etwas wie den heiligen Gral der Holzwerk- und -klebstoffindustrie gefunden“, sagt Professorin Marie-Pierre Laborie von der Universität Freiburg, Koordinatorin des Forschungsverbundes TANIPU. Genau nach diesem heiligen Gral fahndet das TANIPU-Team.
Vorteile und Eigenschaften von Tannin
Die Suche nach emissionsfreien, gesundheitlich völlig unbedenklichen Klebstoffen für Holzwerkstoffe – angetrieben durch Gesetze wie die europäische Chemikalien-Verordnung REACH – hält an. Es gilt, Substanzen wie VOC (z. B. Formaldehyd) oder die in der Verarbeitung und im Brandfall kritischen, toxischen Isocyanate zu ersetzen. Gleichzeitig befördert das Streben nach CO2-neutralen Produkten die Entwicklung biobasierter Klebstoffe.
Die Idee, hierfür Tannine, also pflanzliche Gerbstoffe zu verwenden, ist nicht neu; schon seit den 1970er Jahren existieren tanninbasierte Klebstoffe. Sie sind bislang jedoch nicht frei von VOC-Emissionen. Dafür weisen die Klebstoffe hochinteressante technische Eigenschaften auf: Sie sind sehr wasserbeständig, haften auf Holz und eignen sich zur Herstellung tragender Holzverbundwerkstoffe im Innen- und Außenbereich. Zudem besitzen sie sowohl biozide als auch feuerbeständige Eigenschaften.
Tannin als Rohstoff ist kommerziell erhältlich, es wird in Südamerika und Südafrika industriell aus Quebracho- und Mimosabäumen extrahiert. Die Kosten liegen etwa auf dem Niveau konventioneller Klebstoff-Chemikalien wie Phenole. Weiterer Pluspunkt: Tannine lassen sich auch aus Rinden extrahieren und sind dann ein Nebenprodukt der Zellstoff- und Sägeindustrie, ohne Konkurrenz zur sonstigen Holznutzung oder gar zum Lebensmittelsektor.
Vielversprechende Forschung im Verbund
Das TANIPU-Team arbeitet nun daran, Polyurethane herzustellen, indem es Tannine mit biobasierten Carbonaten und Diaminen synthetisiert. Diese Polyurethane sind frei von Formaldehyd-Emissionen und Isocyanaten, was als NIPU (Non-Isocyanate Polyurethane) bezeichnet wird, und sie sind zu 100 Prozent biobasiert.
Ähnliche Projekte wurden bereits durchgeführt, aber eine systematische Untersuchung der NIPU-Polyurethane und Harze, die aus kommerziell erhältlichen Tanninen gewonnen werden, steht noch aus. Das TANIPU-Team möchte diese Forschung durchführen, um das Verständnis für den Syntheseweg und die Produkte zu optimieren.
Das Projekt läuft bis 2025 und umfasst Grundlagenforschung im Labor (Universität Freiburg), ein »Scale-up« in den Pilot- und Demonstrationsmaßstab (Fraunhofer ICT und Synthopol Chemie) sowie Tests der hergestellten Harzrezepturen (Jowat SE und Lignotrend). Eine begleitende Studie wird die Marktpotenziale der Klebstoffe analysieren und eine Cradle-to-Gate-Ökobilanz des Herstellungsprozesses durchführen (Nova-Institut).
Das Vorhaben TANIPU wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) im Rahmen des Förderaufrufs »Anwendungsorientiere Forschung zu biobasierten Klebstoffen« unterstützt und gehört zu insgesamt zwölf Vorhaben, in denen Forschende biobasierte Klebstoffe für Holzwerkstoffe, Verpackungen und weitere Anwendungen entwickeln.
