Biobasierte Carbonwerkstoffe und Keramiken (Biocarb-K)
Wood K plus forschte im Rahmen eines 6-jährigen Grundlagenprojekts an biobasierten Carbonmaterialien. In fünf Arbeitspaketen wurde an Carbonfasern, Aktivkohlen, Carbon-Formkörpern sowie neuen Methoden zur Modifizierung und Charakterisierung gearbeitet:
- AP1: Carbonfasern auf Basis von Lignin
- AP2: Carbonfasern auf Basis von Cellulose
- AP3: Poröse Carbone und Faserverbundwerkstoffe
- AP4: Biobasierte keramische Verbundwerkstoffe
- AP5: Funktionalisierung und Charakterisierung
Für das innovative Vorhaben wurden viele Geräte angeschafft und am Standort Linz in Betrieb genommen. Hierzu zählen z.B. eine Schmelzspinnanlage zur Herstellung von Ligninfasern oder drei Rohröfen zur Carbonfasern-Herstellung – ein Alleinstellungsmerkmal in Österreich.
Lignin hat großes Potenzial als nachhaltiger und kostengünstiger Ausgangsstoff für Carbonfasern. Allerdings muss das Lignin hierfür in Faserform gebracht werden. Durch die Entwicklung neuartiger Ligninmischungen und Stabilisierungsmethoden gelang es Ligninfasern zu spinnen und daraus Carbonfasern herzustellen.
Auch aus biobasierten Cellulose- bzw. Cellulose/Ligninfasern wurden Carbonfasern hergestellt. Die Ausbeuten und Festigkeiten lagen über denen vergleichbarer Studien und zeigen Potenzial, dass biobasierte Carbonfasern weniger nachhaltige kommerzielle Fasertypen ersetzen können. Die hergestellten Carbonfasern wurden bereits für 100% biobasierte Endlosfaser-verstärkte Filamente für 3D-Druck-Anwendungen eingesetzt.
Besonders vielversprechende Ergebnisse wurden bei porösen Carbonmaterialien erzielt. Es konnten biobasierte Aktivkohlefasern mit Oberflächen bis zu 3200 m²/g entwickelt werden. Diese wurden erfolgreich als Elektroden in Energiespeichern eingesetzt, zeigten aber auch großes Potenzial als Abwasserfilter, z.B. zur Entfernung von Glyphosat. Die Arbeiten zu biobasierten SiC-Keramiken konnten patentiert werden.
Wirkungen und Effekte
Im Projekt wurden neue Prozesse am Standort Linz etabliert und strategische Forschungsfelder aufgebaut. Basierend auf den Ergebnissen konnten bereits drei neue Industriepartner für Projekte im laufenden COMET-Zentrum gewonnen werden. Außerdem wurde mit einem weiteren neuen Partner ein Forschungsprojekt zu biobasierten Carbon-Halbzeugen für Hochleistungswerkstoffe im Förderprogramm „Produktion der Zukunft“ gestartet. Zahlreiche weitere Projektanträge wurden eingereicht. Für die Projektarbeiten zu hochporösen Carbon-Formkörpern wurde Wood K plus mit dem OÖ Landespreis für Innovation 2019 ausgezeichnet. Zusätzlich belegen die zahlreichen wissenschaftlichen Publikationen, u.a. 29 Artikel in referierten Zeitschriften und 38 Präsentationen auf Konferenzen, die Qualität der Forschungsergebnisse.
Das Projekt "Biocarb-K – Biobasierte Carbonwerkstoffe und Keramiken" wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Oberösterreich im Rahmen des Programms IWB2014-2020 kofinanziert.
