Biobased lijm met geheugenfunctie

Het Leibniz Institut für Katalyse (LiKat) in Rostock gebruikt afval van hout- en papierproductie om een bouwsteen te creëren voor een polymeer dat een soort geheugenfunctie heeft.

Het katalytische proces hiervoor is ontwikkeld als onderdeel van het proefschrift van chemicus Bernhard Stadler (foto). Onderzoekers van Henkel, fabrikant van industriële en consumentenproducten, onderzoeken momenteel het potentieel dat biobased materiaal op de markt heeft, bijvoorbeeld in de lijmindustrie. Het werk maakt deel uit van het EU-project GreenSolRes, dat onderzoek doet naar het gebruik van hernieuwbare grondstoffen voor de productie van biochemicaliën.

GreenSolRes

Het lange termijn doel van GreenSolRes is om chemische processen om te zetten van op aardolie en aardgas gebaseerde processen naar hernieuwbare bronnen. De deskundigen gaan ervan uit dat een twaalftal biogebaseerd zogenaamde platformchemicaliën kunnen worden geproduceerd die geschikt zijn om petrochemische producten te vervangen. Hiertoe behoort levulinezuur ofwel 4-oxopentaanzuur (C₅H₈O₃). Het wordt met een hoog rendement geproduceerd wanneer bijvoorbeeld houtafval met water en verdund zwavelzuur wordt verwarmd tot 200°C. Deze chemische reactie is al honderd jaar bekend.

Stadler's taak in het GreenSolRes-project is om afgeleide producten van levulinezuur om te zetten in innovatieve materialen. De chemicus slaagde hierin door gebruik te maken van levulinezuur, waterstof, verharders en katalysatoren. Allereerst is er een tussenproduct, een zogenaamd diol (1,4-pentaandiol), dat in een volgende stap wordt omgezet in een polyester. Het eindproduct is een heldere, stroperige vloeistof die als lijm kan worden gebruikt. Na uitharding gedraagt het materiaal zich als een rubber.

Vormgeheugen

Met de hulp van onderzoekers van Henkel was het mogelijk om een polymeer op basis van 1,4-pentaandiol met een vormgeheugen te produceren. Het kan worden opgerold en houdt deze vorm beneden 9°C. Zodra het wordt opgewarmd tot kamertemperatuur, keert het terug in zijn oorspronkelijke vorm.

De industrie voelt een groeiend bewustzijn van klimaat- en milieukwesties op de markt en stelt zich open voor biobased producten. Maar deze moeten niet alleen fossiele bronnen vervangen, maar ook extra prestatievoordelen opleveren met nieuwe eigenschappen. De lijm op basis van levulinezuur kan het gewenste voordeel opleveren. Henkel produceert het product al op een schaal van enkele kilo's voor monsterdoeleinden.

Het internationale GreenSolRes consortium wordt gecoördineerd door RWTH Aachen. Dit instituut optimaliseert in samenwerking met industriële partners een fabriek voor de productie van levulinezuur. De onderzoekers in Aken voeren ook de levenscyclusanalyse uit, omdat het 'groene proces' zo volledig mogelijk moet zijn gebaseerd op hernieuwbare grondstoffen. Dat is eigenlijk nog niet het geval, maar analyse is in principe al wel mogelijk.

(Foto: Nordlicht/LIKAT)