Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Obwohl inzwischen ein großer Anteil an Werkstoffen als Recycling-fähige Variante verfügbar ist, wurde deren Fügung meist nicht berücksichtigt. Somit ist das fertige Produkt oft ein Hybrid aus rezyklierbaren petrochemischen Materialien und Klebemitteln, die diese Verbinden. Daraus ergibt sich in dem angestrebten Projekt das Ziel, einen Klebstoff auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln. Zur Erreichung der notwendigen Haftfähigkeit ist die Kombination der strukturellen Vorteile von Lignin und einer Nachahmung biologischer Haftkräfte vorgesehen. So soll ein neuer biomimetischer Klebstoff entwickelt werden, der zum größten Teil aus Pflanzenresten besteht. Ein besonderer Vorteil des neuen Materials wäre dessen biologische Abbaubarkeit. Trotz der prinzipiellen Einsatzbarkeit von Lignin als Klebstoff kann das Material zurzeit nicht mit petrochemischen Derivaten konkurrieren. Dies ist insbesondere in einer geringen Haftung an glatten Oberflächen begründet. Aus diesem Grund ist eine Kombination der Ligninstruktur mit der primären Komponente von Muschelklebern, dem 3,4-Dihydroxyphenylalanin (DOPA), vorgesehen. DOPA zeigt sehr guten Hafteigenschaften. Durch die Kombination beider Stoffklassen können zwei leistungsfähige natürliche Bindungsmittel genutzt werden, um einen neuen, biologisch abbaubaren Klebstoff zu erschaffen. Es wird zunächst eine biokatalytische Kopplung des DOPA mit Lignin unter Einsatz von Laccasen verfolgt. Dies beinhaltet die Identifizierung geeigneter Laccasen, sowie Untersuchungen von Mediatoren in Bezug auf ihr Redoxpotential und Diffusivität. Ferner sind detaillierte Studien zum Reaktionsverlauf der Bindung und eine analytische Erfassung der gebildeten Produkte vorgesehen. Neben der Entwicklung des Klebstoffs muss auch eine auf die Verbundmaterialien abgestimmte Oberflächenvorbehandlung entwickelt werden, die eine optimale Haftung des Klebstoffes. Dies wird im Rahmen von Untersuchungen zu Materialvorbehandlungen und Fügefestigkeiten erreicht.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut durchgeführt. Obwohl inzwischen ein großer Anteil an Werkstoffen als Recyclingfähige Variante verfügbar ist, wurde deren Fügung meist nicht berücksichtigt. Somit ist das fertige Produkt oft ein Hybrid aus rezyklierbaren petrochemischen Materialien und Klebemitteln, die diese Verbinden. Daraus ergibt sich in dem angestrebten Projekt das Ziel, einen Klebstoff auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln. Zur Erreichung der notwendigen Haftfähigkeit ist die Kombination der strukturellen Vorteile von Lignin und einer Nachahmung biologischer Haftkräfte vorgesehen. So soll ein neuer biomimetischer Klebstoff entwickelt werden, der zum größten Teil aus Pflanzenresten besteht. Ein besonderer Vorteil des neuen Materials wäre dessen biologische Abbaubarkeit. Trotz der prinzipiellen Einsatzbarkeit von Lignin als Klebstoff kann das Material zurzeit nicht mit petrochemischen Derivaten konkurrieren. Dies ist insbesondere in einer geringen Haftung an glatten Oberflächen begründet. Aus diesem Grund ist eine Kombination der Ligninstruktur mit der primären Komponente von Muschelklebern, dem 3,4-Dihydroxyphenylalanin (DOPA), vorgesehen. DOPA zeigt sehr gute Hafteigenschaften. Durch die Kombination beider Stoffklassen können zwei leistungsfähige natürliche Bindungsmittel genutzt werden, um einen neuen, biologisch abbaubaren Klebstoff zu erschaffen. Es wird zunächst eine biokatalytische Kopplung des DOPA mit Lignin unter Einsatz von Laccasen verfolgt. Dies beinhaltet die Identifizierung geeigneter Laccasen, sowie Untersuchungen von Mediatoren in Bezug auf ihr Redoxpotential und Diffusivität. Ferner sind detaillierte Studien zum Reaktionsverlauf der Bindung und eine analytische Erfassung der gebildeten Produkte vorgesehen. Neben der Entwicklung des Klebstoffs muss auch eine auf die Verbundmaterialien abgestimmte Oberflächenvorbehandlung entwickelt werden, die eine optimale Haftung des Klebstoffes auf den Materialien gewährleistet. Dies wird im Rahmen von Untersuchungen zu Materialvorbehandlungen und Fügefestigkeiten bei technisch relevanten Materialien erreicht.