Zellulose jenseits der Grenzen – Fasern, Schaumstoffe und Feuer

Holz stammt von Bäumen, Zellulosefasern stammen aus Holz, und Papier besteht aus Zellulose. Das sind die Begriffe, die den meisten Menschen geläufig sind. Aber was macht Holz eigentlich so widerstandsfähig? Wie werden Fasern zu Schaumstoff verarbeitet? Und wurden wirklich Flugzeugteile aus Zellulose hergestellt?
Die Forschenden kommen von der Technischen Universität München und beschreiten in ihren Projekten mit Zellulose neue Wege. In ihrem Vortrag nehmen sie das Publikum mit auf eine kurze Reise – von der Struktur und Gewinnung des Rohstoffs bis hin zu neuen Anwendungsbereichen. Kurze Exkurse in die Geschichte und zu künstlerischen Anforderungen bieten Einblicke darin, wo traditionelles Wissen und moderne Techniken in der Forschung aufeinandertreffen.
Zu Beginn werden ein kurzer virtueller Rundgang durch das Labor und kurze Einblicke in ihren Forschungsalltag veranschaulichen, wie vorbildliche universitäre Forschung aussehen kann. Sie stellen einige Maschinen und die Umgebung vor, in der sie arbeiten, bevor sie zum eigentlichen Vortragsteil übergehen.

Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Gewinnung der Fasern selbst. Wie sieht die biologische Struktur von Holz aus? Welche chemischen Prozesse müssen ablaufen, damit sich ein Baumstamm in eine Charge weißer, leichter Fasern verwandelt? Anhand von Laborexperimenten und elektronenmikroskopischen Untersuchungen können sie zeigen, wie einzelne Zellulose-, Hemicellulose- und Lignin-Bestandteile eine hierarchische Struktur bilden und wie dieses Material in seine Bestandteile zerlegt werden kann. Ein kurzer Einblick in die Mikroskopie konzentriert sich auf die Mikro- und Nanostrukturen von Zellulosefasern und darauf, wie diese chemisch modifiziert werden können.

Im zweiten Teil verlagert sich der Fokus auf die Verarbeitung, wobei die Forschenden zeigen, wie aus leichten Fasern stabiles Papier entsteht – sowohl im Labor- als auch im industriellen Maßstab. Insbesondere stellen sie das Material „Cottonid“ vor, das zwar vollständig aus Zellulose besteht, jedoch die Eigenschaften eines starren Kunststoffs aufweist. Seine beeindruckende Festigkeit macht dieses historisch bekannte Material zu einem nachhaltigen Baustoff der Zukunft. Ein kurzer Exkurs zu seiner Entdeckung und früheren Anwendungen – beispielsweise in frühen Flugzeugen und im Gepäckbau – verdeutlicht die Stärken und Schwächen des Materials im Laufe der Zeit. 

Der Vortrag stellt nicht nur Cottonid – ein aus Zellulose gewonnenes Material – vor, sondern befasst sich auch mit dessen Einsatz als Dämmstoff. Ziel dieser Forschung ist es, Styropor und Glaswolle als Dämmstoffe in Zukunft durch nachhaltige Alternativen zu ersetzen. In diesem Teil des Vortrags wird erläutert, wie aus Fasern oder Pulver ein fester Schaum hergestellt wird und welche Küchengeräte zu diesem Zweck im Labor zum Einsatz kamen.
Abschließend wird in einer zusammenfassenden Übersicht das Potenzial nachwachsender Rohstoffe und Materialien in praktischen Anwendungen hervorgehoben, ergänzt durch einige offene Fragen zum Einsatz solcher Materialien im Alltag.

Im Anschluss an den Vortragsteil werden die besprochenen Materialien ausgestellt, sodass die Besucher:innen sie anfassen können: Insbesondere die Textur der vielfältigen Zelluloseprodukte veranschaulicht die zuvor vorgestellte Theorie. In Begleitung der Referenten bietet dies Gelegenheit zur Diskussion und Beobachtung. Ergänzt durch Aufnahmen mit einem Lichtmikroskop und einem Rasterelektronenmikroskop lassen sich Strukturen und Größenunterschiede deutlich veranschaulichen. Ein vor Ort vorhandenes Lichtmikroskop zur Untersuchung verschiedener Papiersorten ermöglicht es den Besucher:innen, die vielfältigen Strukturen selbst zu erkennen und die Unterschiede greifbar zu machen. Die Besucher:innen können Zellulosefasern, eine große Vielfalt an Papiersorten, Zelluloseschäume und Cottonid ertasten, hautnah erleben, sich austauschen und ein Verständnis für die Vielfalt von Zellulose als Werkstoff gewinnen. 

Insgesamt möchten die Forschenden einen Einblick in die spannende Welt der Materialforschung geben – einen Einblick, der zunächst alle mit Zellulose selbst und ihren Eigenschaften vertraut macht und anschließend zu konkreten Forschungsgebieten und Anwendungen überleitet. Zahlreiche Exponate – wie reine Zellulose, verschiedene Holzarten, entlignifiziertes Holz sowie Endprodukte wie Zellulosefolien, Zelluloseschaumstoffe, Cottonide und Papier – ermöglichen einen direkten Zugang zu den vorgestellten Verfahren und Produkten. Sie möchten mit ihrer Begeisterung das Bild einer trockenen, analytischen Wissenschaft aufbrechen und beim Publikum Neugier und Interesse an Materialien und deren Entstehung wecken.
Die Veranstaltung richtet sich an alle, die sich für Holz und Papier, neue Materialien, Einblicke in die alltägliche Forschung sowie den Übergang von Laborexperimenten zu industriellen Prozessen interessieren.

Wir empfehlen diese Veranstaltung für Teilnehmer im Alter von 12 bis 99 Jahren. Selbstverständlich stehen die Referenten im Anschluss gerne für Fragen zu den Abläufen und zur wissenschaftlichen Arbeit im Alltag zur Verfügung, und wir freuen uns sehr darauf, andere mit unserer Neugier auf nachhaltige Lösungen zu begeistern.