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Biobasierter Holzklebstoff aus Lignin und Zein-Protein
Ein schwedisches Forschungsteam hat einen vollständig biobasierten Holzklebstoff auf Basis von Lignin und dem Maisprotein Zein entwickelt. Der wasserbasierte Klebstoff verzichtet auf Formaldehyd und Vernetzer, bietet wettbewerbsfähige Klebeigenschaften für Sperrholzanwendungen und lässt sich zudem gezielt in einer Ethanol-Wasser-Lösung wieder ablösen – ein wichtiger Beitrag zur Kreislaufwirtschaft.
Die Herstellung von Holzwerkstoffen basiert überwiegend auf formaldehydhaltigen Klebstoffen, deren Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ernsthafte Bedenken hinsichtlich Raumluftqualität und Gesundheit aufwerfen. Zwar wurden biobasierte Klebstoffe aus Proteinen, Polysacchariden oder Lignin bereits erforscht, doch die Kombination aus starker Klebleistung und gleichzeitig grüner, skalierbarer und praxistauglicher Verarbeitbarkeit bleibt eine Herausforderung. Das Forschungsteam präsentiert nun einen wasserbasierten Holzklebstoff, in dem Zein-Protein in einem viskosen mizellaren Lignin-Gel dispergiert ist.
Inspiriert von den Wechselwirkungen zwischen Proteinen und Polyphenolen wurde das System vollständig biobasiert und ohne Vernetzer konzipiert. Beim Heisspressen von Birkenfurnieren mit diesem Klebstoff zeigten die resultierenden drei- bis fünflagigen Sperrholzmaterialien eine wettbewerbsfähige Performance im Vergleich zu bestehenden biobasierten Klebstoffformulierungen. Damit demonstriert die Studie, dass hochwertige Holzverbundwerkstoffe ohne fossile oder toxische Bestandteile hergestellt werden können.
Veranstaltungstipp: EC Conference Frontiers in Wood Coatings
Die EC Conference Frontiers in Wood Coatings, ehemals der Wood Coatings Congress, hat sich als internationale Referenzplattform für den wissenschaftlichen und technischen Austausch im Bereich der Holzbeschichtungen etabliert. An zwei intensiven Tagen in Amsterdam bringt die Konferenz Akteure aus der gesamten Wertschöpfungskette zusammen – von Harz- und Additivherstellern über führende Forschungsinstitute bis hin zu Lackherstellern und Endanwenderindustrien –, um die neuesten Fortschritte bei Formulierungen, Applikationsprozessen und nachhaltigen Lösungen zu diskutieren.
Ausgezeichnete grüne Kennzahlen
Der Ansatz überzeugt zudem mit günstigen grünen Kennzahlen, darunter ein Eco-Scale-Wert von 94. Dieser hohe Wert wird durch den Verzicht auf organische Lösemittel, eine minimale Anzahl von Prozessschritten sowie die wasserbasierte Natur der Formulierung unterstützt. Der niedrige E-Faktor und die geringen Prozessmassenintensitätswerte spiegeln die effiziente Materialnutzung wider. Damit erfüllt die Formulierung wichtige Prinzipien der grünen Chemie und bietet ein überzeugendes Nachhaltigkeitsprofil.
Ein besonderes Merkmal des Systems ist das „Debond-on-Demand“-Verhalten: Der Klebstoff lässt sich in einer 70%igen Ethanol-Wasser-Lösung wieder ablösen, was die Rückgewinnung und Wiederverwendung ermöglicht. Diese Eigenschaft ist im Kontext der Kreislaufwirtschaft von grosser Bedeutung, da sie das Recycling von Holzwerkstoffen deutlich vereinfacht – ein bisher häufig unterschätztes Hindernis für die zirkuläre Nutzung von Sperrholz und ähnlichen Materialien.
Perspektiven für Innenanwendungen
Die kombinierten Ergebnisse deuten auf das Potenzial des Lignin-Protein-Systems als nachhaltige Alternative zu konventionellen petrochemischen kommerziellen Klebstoffen für Innenanwendungen hin. Insbesondere im Möbelbau, im Innenausbau und in der Verpackungsindustrie eröffnet der Ansatz attraktive Perspektiven für emissionsarme, biobasierte Produkte.
Künftige Entwicklungen dürften sich laut Autorenteam darauf konzentrieren, die Wasserbeständigkeit weiter zu verbessern, während die Debond-on-Demand-Eigenschaft, die Wiederverwendbarkeit und der vollständig biobasierte Charakter des Klebstoffs erhalten bleiben sollen. Damit adressiert die Arbeit sowohl aktuelle regulatorische Anforderungen an emissionsarme Innenraumprodukte als auch zukünftige Herausforderungen im Bereich Circular Economy. Für Formulierer und Hersteller im Bereich Holzverarbeitung liefert die Studie einen vielversprechenden Baustein für die Entwicklung nachhaltiger Klebstoffsysteme.
Quelle: Gryaznov, R. et al. Fully bio-based wood adhesives from lignin and zein protein. Green Chem. 28, 13265–13278 (2026). https://doi.org/10.1039/d6gc02129h
