Der Forschungsverbund TANIPU will Klebstoffe aus pflanzlichen Tanninen fit für den industriellen Einsatz machen. Um diese biobasierten Klebstoffe von VOC-Emissionen zu befreien, testet der Verbund die Synthese von Tanninen mit biobasierten Carbonaten und Diaminen.
„100% 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 Forschungsverbunds TANIPU. Bei der Suche nach diesem Wunderklebstoff setzt TANIPU auf Klebstoffe auf Basis von Tanninen – pflanzlichen Gerbstoffen.
Auf der Suche nach emissionsfreien, gesundheitlich unbedenklichen Klebstoffen für Holzwerkstoffe gilt es, 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. Andererseits weisen diese 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.
Das TANIPU-Team verfolgt den Ansatz, Polyurethane über die Synthese von Tanninen mit biobasierten Carbonaten und Diaminen zu gewinnen. Diese Polyurethane wären frei von Formaldehyd-Emissionen und von Isocyanaten, sogenannten NIPU (Non-Isocyanate Polyurethanen), und zudem zu 100 Prozent biobasiert. Ähnliche Arbeiten wurden bereits in früheren Forschungsprojekten durchgeführt. Die systematische Untersuchung der anhand von kommerziell verfügbarem Tannin (Silvateam S.p.a.) gewonnenen NIPU-Polyurethane und Harze steht jedoch noch aus, inklusive der Herleitung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen auf chemischer Ebene. Dies will das TANIPU-Team nun nachholen mit dem Ziel, mit dem grundlegenden Verständnis den Syntheseweg und die Produkte zu optimieren. Im bis 2025 laufenden Projekt wollen die Forschenden nach den Grundlagenarbeiten im Labor (Universität Freiburg) auch ein Scale-up in den Pilotmaßstab (Fraunhofer ICT) und in den Demonstrationsmaßstab (Synthopol Chemie) durchführen und die hergestellten Harzrezepturen Tests unterziehen (Jowat SE und Lignotrend). In einer begleitenden Studie werden die Marktpotenziale der Klebstoffe analysiert und eine Cradle-to-Gate-Ökobilanz des Herstellungsprozesses durchgeführt (Nova-Institut).
Das Vorhaben TANIPU wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) im Rahmen des Förderaufrufs „Anwendungsorientierte Forschung zu biobasierten Klebstoffen“ unterstützt und gehört zu insgesamt 12 Vorhaben, in denen Forschende biobasierte Klebstoffe für Holzwerkstoffe, Verpackungen und weitere Anwendungen entwickeln. Eine Kurzübersicht aller Vorhaben im Förderaufruf „Anwendungsorientiere Forschung zu biobasierten Klebstoffen“ finden Sie hier. Projektinformationen zu TANIPU finden Sie in der Projektdatenbank der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (fnr.de).