Epoxidharze sind die Alleskleber der Industrie. Allerdings bestehen sie aus gesundheitlich bedenklichen Stoffen. In einem Forschungsprojekt an der Montanuniversität Leoben will man nun eine biobasierte Alternative schaffen.
Sie formen die Rotorblätter von Windrädern, schützen Astronautinnen und Astronauten auf dem Weg zur Erde vor dem Verbrennen und isolieren die Elektronik unserer Laptops und Smartphones: Epoxidharze. Überall dort, wo hohe Klebefestigkeit, geringes Gewicht und mechanische und thermische Stabilität erforderlich sind, wird der Alleskleber der Industrie gern verwendet. Eigentlich ein ideales Material, wären seine Ausgangsstoffe nicht so bedenklich für die Gesundheit und das Material selbst so schwer zu recyceln.
Neue Rohstoffquellen gesucht
In einem Projekt an der Montanuniversität Leoben suchen Forschende jetzt ein Epoxidharz, das keine unerwünschten Nebenwirkungen bringt. Tatsächlich ist das Katharina Resch-Fauster vom Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe bereits grundsätzlich gelungen: „Wir haben das erste 100 Prozent biobasierte Epoxidharz weltweit entwickelt“, erklärt die Forscherin stolz. Allerdings: Das Harz braucht derzeit noch Anfangstemperaturen von 70 bis 80 Grad, um zu wirken. Und bis es ausgehärtet ist, dauert es fast fünf Tage. Damit die Industrie lieber den Biokleber verwendet als die umweltschädliche Variante, müssen die Forschenden noch bei einigen Eigenschaften nachbessern.
Dafür muss man wissen: Epoxidharze bestehen aus zwei Komponenten: einer kurzen Molekülkette, dem Epoxidmonomer, sowie einem Härter. Werden beide Komponenten vermischt, reagieren die Epoxidgruppen des Monomers mit dem Härter und bilden eine sehr feste und stabile Struktur. Damit lassen sich Dinge wunderbar zusammenzukleben, beschichten oder verstärken, ähnlich wie mit Superkleber oder Spachtelmasse.
In den Ausgangsstoffen liegt aber auch das Problem: „Die meisten Epoxidmonomere auf dem Markt basieren auf Bisphenol A“, erklärt Resch-Fauster. Bisphenol A, auch bekannt als BPA, hat schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit und ist deshalb bei der Europäischen Chemikalienagentur ECHA unter den besonders besorgniserregenden Stoffen gelistet. Darüber hinaus wird BPA aus Produkten der Erdölgewinnung hergestellt. Der Green Deal der EU verlangt dagegen den Übergang zu einer biobasierten Industrie: „Man muss also grundsätzlich andere Rohstoffquellen hernehmen, um Epoxidharz herzustellen“, erläutert die Forscherin.
Das neue biobasierte Epoxidharz besteht aus einem veränderten Leinsamenöl (Molekülkette) und Zitronensäure (Härter). Im Projekt „Bio-Art“, gefördert von Bund und Land Steiermark über das Programms Comet (Competence Centers for Excellent Technologies), testet Resch-Fausters Team nun weitere biologische Rohstoffe wie etwa Vanillin oder Lignin als Quelle für die Molekülketten des Bioklebers.
Im Komposthaufen vergraben
Das könnte die Reaktionsfreudigkeit der biologischen Komponenten oder die Beständigkeit des Endprodukts verbessern. Dabei besonders interessant: Biobasierte Epoxidharze haben auch andere Eigenschaften als ihre fossilen Pendants. Die kann man sich zunutze machen, sagt Resch-Fauster: „Wir haben das Material im Komposthaufen vergraben und herausgefunden, dass unser Harz biologisch abbaubar ist. Das wollen wir natürlich weiter ausbauen.“
Rotorblätter von Windkraftanlagen etwa bestehen häufig aus glas- oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Sie können bisher nur schlecht recycelt werden. Ein biobasiertes Epoxidharz, dass sich „auf Knopfdruck“ abbauen ließe, wäre umweltschonend und womöglich auch kostengünstiger, weil keine hohen Gebühren für Entsorgung oder Deponierung anfallen.