"Bioökonomie International 2020: GelSus – Entwicklung von nachhaltigen, antimikrobiellen Cellulose-Aerogelen aus landwirtschaftlichen Bioabfällen als Alternative zu Kunststoff"

Im internationalen Projekt GelSUS werden nachhaltige Aerogele auf Pflanzenbasis als Ersatz für auf fossilen Rohstoffen basierendem Kunststoff entwickelt. Landwirtschaftliche Reststoffe sollen als Quelle für das Biopolymer Cellulose verwendet werden. Zum einen werden Methoden zur Aufreinigung dieser Reststoffe entwickelt, um eine reproduzierbare Qualität der Biopolymere zu gewährleisten. Die cellulosereichen Materialien werden in Syntheseschritten zu hochporösen Aerogelen verarbeitet. Dazu muss eine Methodik entwickelt werden und die Einflüsse unterschiedlicher Verfahrensschritte wie überkritische Trocknung und Gefriertrocknung untersucht werden. Das hochwertige und nachhaltige cellulosebasierte Aerogel wird anschließend mit antimikrobiellen Eigenschaften durch eine Funktionalisierung basierend auf verschiedenen chemischen Verfahren versehen. Parallel zur Materialsynthese werden Materialmodelle vom atomaren bis zum Produktmaßstab entwickelt. Dazu wird ein digitaler Zwilling für eine der angestrebten Anwendungen (Filter-, Verpackungs- oder Dämmmaterial) erstellt. Basierend auf den entwickelten Modellen werden günstige Prozessparameter berechnet, die für die Herstellung der Aerogele mit den gewünschten strukturellen und physikalischen Eigenschaften benötigt werden. Die Verwertung von landwirtschaftlichen Reststoffen reduziert den Bedarf an fossilen Rohstoffen und fördert so eine Kreislaufwirtschaft. Auf diese Weise können der Energieverbrauch und die CO2-Emissionen zur Herstellung von Kunststoffen reduziert werden. Eine umfassende Bewertung der Umweltauswirkungen der Produktionswege von den pflanzlichen Reststoffen bis hin zu den anvisierten Aerogelen wird dazu beitragen, die vielversprechendsten Technologien und Verbesserungspotenziale zu ermitteln. Die Bewertung von wirtschaftlichen Aspekten ermöglicht es, die nachhaltig produzierten Aerogele in Bezug auf die bestehenden Märkte und die künftige Bioökonomie zu positionieren.