Hydrophobierung von Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen - Zur Erhöhung der Kreislauffähigkeit sowie zur Flammhemmung
Ref.-Nr. 6724
Keywords: Dämmung, Wärmeverlust, Dämmstoffe, Nachwachsende Rohstoffe, Miscanthus (Chinaschilf), Hydrophobierung, Thermische Aktivierung
Zur Dämmung von Gebäuden gegen Wärmeverlust werden verschiedene Dämmstoffe verwendet, z. B. auf der Basis von Polystyrol oder Polyurethan, aus Stein- oder Mineralwolle oder auch aus Materialien natürlichen Ursprungs, wie z.B. Holzwolle, Holzfasern, Perlite, geblähtes Glas oder geblähter Ton. Sowohl bei den verwendeten Fasern als auch bei den Dämmstoffen ist die technisch aufwendige Herstellung mit hohem primärem Energieverbrauch sehr nachteilig. Einige der Rohstoffe sind darüber hinaus nicht überall flächendeckend verfügbar.
Daher wurde an der Universität Bonn ein Material entwickelt, das sowohl unter ökologischen als auch unter energetischen Aspekten Vorteile gegenüber den bestehenden Lösungen bietet. Erreicht wird dies durch die Verwendung von Pflanzenbestandteilen aus Nachwachsenden Rohstoffen, z. B. Pflanzen der Gattung Miscanthus (umgangssprachlich Chinaschilf). Diese Pflanzen sind nahezu überall anbaubar, stellen geringe Ansprüche an ihren Standort und binden hohe Mengen an Kohlenstoffdioxid (CO2). Weitere Pflanzengattungen bieten ähnliche Potenziale.
Um ein derartiges pflanzliches Ausgangsmaterial einer wirtschftlich sinnvollen Nutzung zugänglich zu machen, muss dieses gegen die neagtiven Auswirkungen von Wasser geschützt werden. Daher galt es ein Verfahren zur Hydrophobierung zu entwickeln, bei dem das Ausgangsmaterial mit einem Hydrophobierungsmittel behandelt wird. Das Ausgangsmaterial wird hierzu zunächst zerkleinert, z. B. durch Häckseln oder Mahlen. Anschließend wird eine Mischung aus dem pflanzlichen Ausgangsmaterial und wenigstens einer Metallseife hergestellt und erwärmt. Die dadurch erzielte thermische Aktivierung bewirkt, dass die hydrophile Gruppe der Metallgruppe sich an der Oberfläche des pflanzlichen Ausgangsmaterials anlagert.
Vorteile
- Keine energieaufwändige Trocknung erforderlich
- Das Material kann recycelt oder kompostiert werden
- Nachteilige Wirkungen eines Nassprozesses werden vermieden
- Eigenschaften des Produktes können während des Herstellungsprozesses beeinflusst werden
- Das Entflammungsverhalten oder die thermische Degradation können verlangsamt werden
Kommerzielle Anwendung
Das so hergestellte hydrophobierte Ausgangsmaterial kann zu einem Halbzeug oder Endprodukt, z. B. ein Dämm- oder Werkstoff, weiterverarbeitet werden. Eine anwendungsbezogene Formgebung kann beispielsweise durch Binden und/oder Verpressen des hydrophobierten Ausgangsmaterials erfolgen. Entsprechend produzierte Platten können als Dämmplatten verwendnet werden. Eigenschaften des Produktes könnte durch die Auswahl der Metallseife verändert werden. Von besonderem Interesse ist dabei die Verlangsamung des Entflammungsverhaltens.
Aktueller Stand
Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt und Musterbauteile hergestellt. Eine deutsche Patentanmeldung ist anhängig, internationale Schutzrechtsanmeldungen sind möglich. PROvendis bietet im Auftrag der Universität Bonn interessierten Unternehmen Lizenzen an der Erfindung und die Möglichkeit zur Weiterentwicklung der Technologie an.
Technologie-Reifegrad
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Nachweis der Funktionstüchtigkeit
Relevante Veröffentlichungen
LÜDERS MOLL, ALEXANDER KLEIN, SOREN JANNIS HEIDEMANN, GEORG VÖLKERING, JESSICA RUMPF AND RALF PUDE: Improving Mechanical Performance of Self-Binding Fiberboards from Untreated Perennial Low-Input Crops by Variation of Particle Size. Materials 2024, 17, 3982. doi.org/10.3390/ma17163982.
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Eine Erfindung der Uni Bonn.