Oberflächentechnologie

Forschungsprojekt

Thinking Lignin Design – Klimafreundliche Chemieprodukte auf Basis von Pflanzenresten

Modellprojekt für die Zusammenarbeit von Wissenschaft, Kunst und Design

Viele chemische Produkte wie Farben, Klebstoffe, Kunststoffe und Kunstfasern basieren auf aromatischen Kohlenstoffverbindungen. Derzeit stammen diese größtenteils aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl, Erdgas und Kohle. Der pflanzliche Rohstoff Lignin ist eine vielversprechende Alternative und fällt in der Papierindustrie massenweise als Abfallprodukt an. Allerdings lassen sich die petrochemischen Ausgangsstoffe nicht einfach durch Lignin ersetzen. Hier ist kreative Materialforschung gefragt. Mithilfe von künstlerischen Methoden identifizieren wir in unserem Projekt passende Anwendungsmöglichkeiten für Lignin, entwickeln Prototypen und eine Kommunikationsstrategie. Zu diesem Zweck arbeiten wir mit Designerinnen und Designern der Weißensee Kunsthochschule Berlin zusammen. Durch das Projekt soll eine nachhaltige Verbindung von Wissenschaft, Kunst und Design initiiert werden. 

Zwei Hände in blauen Laborhandschuhen halten ein schwarzes, plastikartiges Stück Ligninderivat und verdrehen es in gegengesetzte Richtung.
© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau
Händischer Test der Biegeeigenschaften eines flexiblen Ligninderivats.
Laborglas ohne Deckel, das ein braunes, kaffeeartiges Pulver enthält.
© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau
Fein gemahlenes Ligninderivat eignet sich als Grundbaustein für klimafreundliche Farben, Klebstoffe und Kunststoffe.
Gruppenbild mit 9 Personen unterschiedlichen Alters und Geschlechts stehen in einer Halle vor Industriemaschinen.
© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau
Interdisziplinäres Projektteam aus Wissenschaft, Technik und Design im Technikum des Fraunhofer WKI.

Lignocellulose verleiht den Zellwänden aller Bäume und verholzten Gewächse ihre Struktur. Sie besteht aus Cellulose, Hemicellulosen und Lignin. Die Papierindustrie nutzt die Cellulose, um daraus Papier und Zellstoff herzustellen. Lignin fällt dabei als Abfallprodukt an und wird zurzeit größtenteils thermisch verwertet, also verbrannt. Das Potenzial für eine höherwertige Nutzung ist jedoch groß, denn Lignin enthält bereits aromatische Strukturen. Es eignet sich daher als Grundbaustein für chemische Produkte wie Farben, Klebstoffe, Kunststoffe und Kunstfasern. Somit ist Lignin chemisch betrachtet ein ungehobener Schatz. Durch die Verwendung von Lignin könnte man große Mengen an petrochemischen Rohstoffen einsparen.

Die Nutzung von Lignin ist jedoch nicht trivial, denn die »Anschlussstellen« und die »Form« des Lignins unterscheiden sich sehr von denen petrochemischer Rohstoffe. Man kann sich Lignin als ein Puzzleteil vorstellen, das nirgendwo hineinpasst. Die Herausforderung besteht also darin, Anwendungen zu finden, für die die besondere Struktur von Lignin vorteilhaft ist. Die Zusammenarbeit mit der Weißensee Kunsthochschule Berlin setzt genau hier an. Designschaffende denken von Haus aus quer und können Entwicklungsprozesse mit ihrer unkonventionellen Sicht- und Herangehensweise bereichern. Sie sind dazu ausgebildet, mit Hilfe von Kreativtechniken konkrete und funktionale Lösungen zu finden. Gemeinsam identifizieren wir geeignete Anwendungen für Lignin und setzen diese in Prototypen um. Außerdem entwickeln wir eine passende Kommunikationsstrategie, um die neuen Produkte der Fachwelt und der Öffentlichkeit näher zu bringen. Damit möchten wir den Weg für eine erhöhte Nutzung von Lignin in chemischen Erzeugnissen ebnen.

Gleichzeitig dient uns das Projekt als Modellprojekt für die Verbindung von Wissenschaft, Kunst und Design. Anhand der konkreten Forschungs- und Entwicklungsarbeit zum Thema Lignin entwerfen wir neue Konzepte für die Kontaktbildung und den fruchtbaren Austausch zwischen Forschenden, Kunst- und Designschaffenden. So soll eine nachhaltige Zusammenarbeit entstehen, die sich in anderen Projekten fortsetzen lässt. 

Das Projekt wird vom 2018 gegründeten Fraunhofer-Netzwerk »Wissenschaft, Kunst und Design« finanziert. Das Netzwerk fördert die interdisziplinäre Zusammenarbeit und die Anwendung von künstlerischen Methoden in der Wissenschaft. Die gegenseitige Inspiration öffnet den Blick für ungewöhnliche Forschungsansätze zur Bewältigung komplexer gesellschaftlicher Herausforderungen.

Ergebnisse

Im Projekt entstanden verschiedene Plattenwerkstoffe für den Möbelbau und eine flexible Lederalternative für die Modeindustrie. Das Ziel liegt nun näher, mit Lignin petrochemische Rohstoffe in der verarbeitenden Industrie zu ersetzen.  

Die Ergebnisse des Projekts wurden unter dem Titel »Black Liquor« am 24. September 2020 um 18 Uhr im STATE Studio Berlin in Form einer digitalen Präsentation vorgestellt.

Mehr Informationen erhalten Sie in unserer Pressemitteilung vom 11. September 2020 sowie auf der Projektwebseite »Black Liquor«:

Videodokumentation

Die Projektergebnisse werden außerdem in einem Video dokumentiert. Sehen Sie hier eine Vorschau.

© Esther Kaya Stögerer

Projektpartner

  • Weißensee Kunsthochschule Berlin

Förderung

Fördermittelgeber:
Fraunhofer-Netzwerk »Wissenschaft, Kunst und Design« (Rahmenprogramm)

Laufzeit:
01.09.2019 bis 31.08.2020