Neuer Klebstoff nutzt die Kraft der Pflanzen
Von Mike Howie.
In einem Gemeinschaftsprojekt haben Forscher von vier Universitäten in verschiedenen Teilen der Welt einen neuen, stärkeren und nachhaltigeren Klebstofftyp entwickelt. Zur Herstellung des Klebstoffs mischten sie pflanzliche Cellulose-Nanokristalle (CNC), die aus Restbiomasse aus der Agrarindustrie oder aus recyceltem Papier gewonnen werden, mit Wasser.
Stärker als die Konkurrenz
Entlang der Hauptebene kann ein einziger Tropfen des Klebstoffs bis zu 90 kg (fast 200 lb) Gewicht halten. Der Klebstoff ist jedoch so ausgelegt, dass er senkrecht zu dieser Ebene etwa 70 Mal schwächer ist. Der Klebstoff kann also nicht nur das gesamte Gewicht eines Erwachsenen tragen, sondern die Bindung kann auch mit einer einfachen Fingerbewegung wieder aufgehoben werden. Im Grunde genommen verhält er sich eher wie ein gewöhnlicher Haftkleber als ein Sekundenkleber, wobei die Vorteile beider Klebstoffe verstärkt werden.
„Das wirklich Aufregende daran ist, dass unser neuer Klebstoff direkt aus Restbiomasse gewonnen werden kann“, so Dr. Blaise Tardy von der Aalto-Universität in Finnland, „und dass er die derzeit auf dem Markt erhältlichen synthetischen Produkte um ein Vielfaches übertrifft.“ So viel Gewicht mit so wenig Klebstoff zu halten, sei eine eher enorme Errungenschaft, ergänzte er, vor allem bei einer natürlichen Lösung auf Pflanzenbasis.
Ähnliche hochfeste Klebstoffe sind oft teuer und aufwendig in der Herstellung. Dies ist bei diesem Klebstoff auf Pflanzenbasis jedoch nicht der Fall. Die als Hauptbestandteil verwendeten Biopartikel können zu vergleichsweise geringen Kosten erworben werden. Für die Herstellung wird lediglich Wasser zugegeben und anschließend muss die Mischung aushärten. Die Aushärtungsphase steht im Verhältnis zu der Zeit, die das Wasser braucht, um zu verdampfen, was derzeit etwa zwei Stunden dauert. Diese Zeit kann jedoch beeinflusst und möglicherweise reduziert werden, indem die Verdunstung durch Wärme beschleunigt wird.
„Unser neuer Klebstoff kann direkt aus Restbiomasse gewonnen werden“, erläuterte Dr. Blaise Tardy.
Der neue Klebstoff könnte den Weg ebnen für andere, noch nachhaltigere Klebstoffe sowie für Klebstoffe, die in einer Vielzahl von Anwendungen einsetzbar sind. Er könnte beispielsweise verwendet werden, um hochwertige Komponenten in der Mikroelektronik vor plötzlichen Erschütterungen zu schützen. Da er sich so leicht entfernen lässt, könnte der neue Klebstoff auch die Wiederverwendbarkeit von Konstruktionselementen und Dekorationsgegenständen verbessern. Und von besonderem Interesse ist, dass der Klebstoff für neue Verpackungsanwendungen genutzt werden könnte. Dr. Tardy drückte es so aus: „Wenn für eine gute, grüne Verpackung ein schlechter Klebstoff verwendet wird, erhält man trotzdem nur eine schlechte Verpackung.“
Sicherer als die Alternativen
Viele andere Klebstoffe, insbesondere solche mit hoher Festigkeit, können umweltgefährdend, giftig für Menschen und brennbar sein. Einige enthalten gefährliche Lösungsmittel wie Toluol und Naphthas. Andere hingegen enthalten n-Hexan, das periphere Neuropathien verursachen kann. Während einige Klebstoffbestandteile lediglich Hautreizungen oder Allergien hervorrufen können, stehen andere wie Diglycidylether im Verdacht, krebserregend zu sein. Und natürlich können Klebstoffdämpfe verschiedene Auswirkungen hervorrufen, darunter Kopfschmerzen, Appetitlosigkeit und niedrigen Blutdruck. Einige haushaltsübliche Klebstoffe geben sogar Dämpfe ab, die stark genug sind, um für einen Rausch missbraucht zu werden. Mit diesem neuen Klebstoff wird unter anderem bezweckt, derartige Gefahren zu minimieren.
Neben Forschern der Aalto-Universität gehörten auch Mitarbeiter der Universität Tokio, der Universität Sichuan und der University of British Columbia dem Team an.
Aalto-Professor Orlando Rojas wies darauf hin, dass „das Erreichen eines tiefen Verständnisses darüber, wie mit einem Gemisch aus Cellulose-Nanopartikeln und Wasser ein solch hervorragender Klebstoff hergestellt werden kann, das Ergebnis einer gemeinsamen Anstrengung von mir, Dr. Tardy, Luiz Greca, Professor Hirotaka Ejima, Dr. Joseph J. Richardson und Professor Junling Guo ist. Es unterstreicht auch die fantastische Zusammenarbeit und die Integration von Wissen in die Entwicklung einer äußerst ansprechenden, kostengünstigen und sicheren Anwendung.“
