Archäoinspirierte Materialsynthese – Renaissance eines antiken Klebstoffs auf Basis von Birkenpech
Birkenrinde ist ein in der Holz- und Forstindustrie in großen Mengen anfallender Rest- bzw. Abfallstoff, der bisher fast ausschließlich thermisch verwertet wird. Besonders in Skandinavien, in Russland und im Baltikum, wo die Birke als Nutzholz in der Furnier- und Sperrholzplattenindustrie verwendet wird, ist das Rohstoffpotenzial an Rindenmaterial enorm hoch. Als Beispiel sei hier das russiche Unternehmen Sveza genannt, mit 1 260 000 m³ Birkensperrholz pro Jahr Weltmarktführer in der Birkensperrholz – Produktion. Der Massenanteil der Rinde bei Birkenstämmen beträgt dabei ca. 12,5 %, wobei 2 – 3,4 % auf die äußere Birkenrinde entfallen.
Archäologische Funde und Untersuchungen bestätigten, dass die Menschen der Steinzeit äußere Birkenrinde nicht nur als Brennstoff verwendeten, sondern als einzigen Rohstoff zur Gewinnung eines multifunktionalen Werk- und Klebstoffs, der vielfältig verwendet werden konnte. Heutzutage kann Birkenpech allerdings weder wirtschaftlich hergestellt werden, noch sind klebetechnische Eigenschaften oder grundlegende Kenntnisse über die Struktur dieses frühgeschichtlichen Werkstoffs bekannt. Ziel der Promotionsarbeit ist daher die Entwicklung von archäoinspirierten, innovativen Materiallösungen auf Basis nachwachsender Rohstoffe für die Klebstoffindustrie, wobei dieser Ansatz vor allem im Bezug auf das Thema der Ressourceneffizienz besondere Umweltrelevanz bietet. Über geeignete Pyrolyseprozesse mit optimierten Bedingungen und bei möglichst niedrigen Temperaturen sollten dabei konkurrenzfähige und leistungsstarke Tackifier oder Klebstoffe reproduzierbar und mit hohen Ausbeuten auf nachhaltige Art und Weise hergestellt werden. Die analytische Untersuchung und das Ableiten von Struktur – Eigenschaftsbeziehugen ist dabei für einen Vergleich mit konventionellen Kleb- und Kleberohstoffen vonn großer Bedeutung.
Im weiteren Verlauf der Promotionsarbeit sollten dann die synthetisierten Birkenpeche modifiziert werden, um das Eigenschaftsspektrum zu erweitern und leistungsstarke Klebstoffe für unterschiedliche Anforderungsprofile zu generieren. Nach eingehender chemischer Analytik stehen dazu zwei Methoden im Fokus: Zum einen die physikalische Schmelzcompoundierung mit Polymeren (Anwendung als Tackifier), zum anderen die direkte chemische Modifikation mit dem Ziel höhermolekulare Produkte mit verbesserten kohäsiven Eigenschaften zu generieren.