Optimierung werkstoffwissenschaftlicher Eigenschaften von bakteriell synthetisierter Nanocellulose
Das Biopolymer bakteriell synthesierte Nanocellulose (BNC) zählt zu den Hydrogelen und kann einen Wassergehalt von bis 99 % besitzen. Dieser neuartige Werkstoff kann in einem Syntheseschritt aus verschiedenen Zuckerquellen gewonnen werden und erreicht für biotechnologische Verfahren sehr hohe Ausbeuten (ca. 40 %). Er wird besonders effektiv durch das Bakterium Gluconacetobacter xylinus an der Grenzfläche zwischen Luft / Nährmedium in Form von Vliesen gebildet.Im Rahmen der angestrebten Promotion ist es im bisherigen Förderzeitraum gelungen, neue Verfahren zu entwickeln bzw. bereits existierende zu modifizieren, um eine Materialcharakterisierung von BNC im natürlichen Zustand (never dried) zu realisieren. Die mit den angewandten Prüfverfahren (Zug- und Druckfestigkeit etc.) bestimmten struktur-mechanischen Eigenschaften sind für zahlreiche technische Anwendungen von höchstem Interesse. In Verbindung mit dem interkonnektierenden BNC-Porensystem und der hohen spezifischen Oberfläche des nanostrukturierten Netzwerkes werden insbesondere Anwendungen als katalytisches Trägermaterial ermöglicht.So wurden im Rahmen des Stipendiums zudem neuartige Hybrid-Materialen entwickelt, die aus BNC und photokatalytisch aktiven Anatas-Nanopartikeln bestehen. Die sphärischen Nanopartikel mit Größen unter 50 nm wurden durch einen speziellen Laserverdampfungsprozess (LAVA) synthetisiert. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Nanopartikel in die Netzwerkstruktur der BNC eingebaut werden, ohne diese negativ zu beeinflussen. Die photokatalytische Aktivität der resultierenden Hybride wurde mittels Methylenblau-Abbau und der Methanol-Konversion unter UV-Bestrahlung verifiziert. Die dargestellten Ergebnisse bestätigen die potentielle Eignung nanoporöser BNC-Anatas-Strukturen zur Abwasseraufbereitung und Wasserreinigung.