Finnische Forscher haben ein neues Verfahren entwickelt: Sie gewinnen aus Holzbiomasse Hochleistungstextilfasern. Für dieses Verfahren, bei dem eine neuartige ionische Flüssigkeit zum Einsatz kommt, werden die Professoren mit dem Marcus-Wallenberg-Preis 2022 ausgezeichnet. Das steckt hinter dem Konzept.
Alternative zu Baumwolle gesucht
Die Bevölkerung wächst und mit ihr die Nachfrage nach Textilfasern. Das bringt neue Herausforderungen mit sich: Laut Experten kann die Produktion von Baumwolle auf lange Frist gesehen, den Bedarf für Textilien nicht mehr decken. Demzufolge spielen Zelluloseregeneratsfasern künftig eine wichtige Rolle.
Zelluloseregenerat: Bisherige Verfahren umstritten
Bisher gilt als wichtigstes Verfahren um Textilfasern aus Zelluloseregenerat herzustellen das Viskoseverfahren, bei dem die Zellulose mit Hilfe von Alkali und Schwefelkohlenstoff aufgelöst wird, und das Lyocell-Verfahren, bei dem N-Methylmorpholin-N-Oxid (NMMO) zum Auflösen der Zellulose verwendet wird. Das Viskoseverfahren gilt jedoch aufgrund des Einsatzes von giftigem Schwefelkohlenstoff als Hauptreagenz umweltpolitisch als umstritten. Das Lyocell-Verfahren hingegen erfordert aufgrund der Instabilität des Lösungsmittels NMMO zusätzliche stabilisierende Zusätze, die aber im Einzelfall nicht ausreichend sein können.
Finnische Forschung
An diesem Punkt setzt die Forschung an. Ihr Ziel: direkte Lösungsmittelsysteme für Cellulose, um daraus die Regeneratsfaser herzustellen. Ionische Flüssigkeiten stehen derzeit als umweltfreundliche Alternativen für organische Lösungsmittel im Fokus. Ionische Flüssigkeiten sind Salze, die einen Schmelzpunkt unter 100 °C aufweisen und einzigartige Eigenschaften aufweisen, wie z. B. einen niedrigen Dampfdruck, hohe thermische Stabilität und ein hohes Lösungsvermögen für verschiedene organische und anorganische Stoffe.
Zwei Forschungsteams in Finnland, an der Universität Helsinki und an der Aalto-Universität, gelang dabei ein Durchbruch. Sie stellten aus Holzbiomasse Hochleistungstextilfasern her. Das gelingt mit einer neuartigen ionischen Superbase-Flüssigkeiten. Es wird derzeit für die Aufskalierung getestet.
Das Team unter der Leitung von Professor Ilkka Kilpeläinen an der Universität Helsinki entwickelte ionische Flüssigkeiten mit einer organischen Superbase als Kation, die sich gut als Lösungsmittel für ungebleichte und gebleichte Zellstoffe oder zellulosehaltige Textilabfälle eignen. Professor Herbert Sixta und sein Team an der Aalto-Universität entwickelten das auf diesen ionischen Flüssigkeiten basierende Faser- und Filmformungsverfahren auf der Grundlage des Luftspalt-Spinnverfahrens.
Für ihre Arbeit haben die Forscher nun den Marcus-Wallenberg-Preis 2022 erhalten. "Diese einzigartige Zusammenarbeit hat zu einem neuartigen nachhaltigen Konzept der Textilfaserproduktion aus Holz geführt. Es ist zu erwarten, dass die Innovation zu einer Vielzahl neuer Produkte und Geschäftsmöglichkeiten für die Forstindustrie führen wird", so Johanna Buchert, Vorsitzende des Auswahlkomitees für den Marcus-Wallenberg-Preis .
Der Marcus-Wallenberg-Preis ist ein internationaler Preis mit dem Ziel, bahnbrechende wissenschaftliche Leistungen anzuerkennen, zu fördern und anzuregen, die wesentlich zur Erweiterung des Wissens und zur technischen Entwicklung in Bereichen beitragen, die für die Forstwirtschaft und die Forstindustrie von Bedeutung sind. Er wird im Oktober dieses Jahres bei einer Zeremonie in Stockholm von seiner Majestät, dem schwedischen König, überreicht.