Nachhaltiger Umgang mit einem wichtigen pflanzlichen Rohstoff
Nanozellulose oder nanofaserige Zellulose (NFC, von Englisch: Nano-Fibrillated Cellulose ) ist ein sehr festes, leichtes Material, das aus Holzfasern gewonnen wird. Sein großes Marktpotenzial für die Industrie kam bisher wegen des hohen Energieverbrauchs, der mit der Gewinnung von NFS aus üblichen Zellulosefasern verbunden ist, nicht zum Tragen. Das EU-finanzierte Projekt "Scale-up nanoparticles in modern papermaking" (SUNPAP) wurde gestartet, um neuartige Mehrwertprodukte und Massenproduktionsverfahren zu entwickeln, durch die sich die Ablagerung von Abfällen, die Verwendung von Erdölerzeugnissen und der Energieverbrauch verringern lassen. Wissenschaftler verglichen Versuchsanlagen bzw. halbtechnische Versuchsanlagen zweier Verfahren zur Vorbehandlung von Zellulose vor ihrer Homogenisierung. Im Ergebnis der Kostenkalkulationen der Bedarfsstoffe wurde die mechanische und enzymatische Vorbehandlung gegenüber einer Vorbehandlung mit oxidierenden Chemikalien bevorzugt. Die enzymatische Vorbehandlung hat zwar höhere Strom- und Kapitalkosten zur Folge, doch die Chemikalien, die für das oxidative Verfahren benötigt werden, sind viel zu teuer. Mit SUNPAP wurde nachgewiesen, dass NFCs die Eigenschaften der derzeit erhältlichen Papiererzeugnisse und Verpackungsmaterialien verbessern könnten. Auch für die Entwicklung völlig neuer Mehrwertprodukte für spezielle Märkte könnten sie eingesetzt werden. Beispielsweise kann nanofaserige Zellulose als Zusatzstoff eingesetzt werden, um Reibungseigenschaften und Fließverhalten zu modifizieren. Sie lässt eine fettartige Barriere entstehen, die als Alternative zu den Erdölerzeugnissen in den Streichfarben dienen kann. Bei Inkjet-Papier wurde durch die Verwendung von nanofaseriger Zellulose als Zusatzstoff zu Streichfarben die Produktionsgeschwindigkeit erhöht. Ferner zeigten NCFs, die mit Metalloxid-Nanopartikel funktionalisiert wurden, in Papiererzeugnissen eine antibakterielle Wirkung. Die an SUNPAP beteiligten Forscher haben das Potenzial aufgezeigt, das nanofaserige Zellulose (NFC) im Hinblick auf eine Reduzierung des Gewichts und der Umweltauswirkungen bei einer Reihe von Produkten hat. Dies könnte die Wettbewerbsfähigkeit der Zellstoff- und Papierindustrie steigern. Eine weitere Forschung und Produktentwicklung, begleitet von Sicherheitsstudien, wird die Feinabstimmung von Eigenschaften ermöglichen, damit nationale Regelungen und Rechtsvorschriften erfüllt werden. Eine Fortführung der Forschungsarbeiten im Rahmen von SUNPAP und durch andere Wissenschaftler sollte für eine traditionelle Branche eine neue Ära einläuten.
