Cellulose: Von Nano bis Makro - ein ungewohnter Blick auf Fasern und Material

Ein Workshop aus Vortrag und greifbarer Ausstellung

Wir sind Forschende von der Technischen Universität München und gehen in unseren Projekten mit Cellulose neue Wege. In unserem Vortrag nehmen wir unsere Zuhörenden mit auf eine kleine Reise, von Aufbau und Gewinnung des Rohstoffs zu neuen Anwendungsgebieten. Kleine Abstecher in die Historie und zu künstlerischen Anforderungen geben Einblicke dort hinein, wo sich altes Wissen und moderne Techniken in der Forschung treffen.

Zu Beginn sollen ein kleiner virtueller Laborrundgang und kurze Einblicke in unseren Forschungsalltag zeigen, wie Forschung an Universitäten beispielhaft aussehen kann. Wir zeigen ein zwei Maschinen und die Umgebung, in der wir arbeiten, bevor es zum Vorlesungsteil kommt.

Ein erster Schwerpunkt liegt hier auf der Gewinnung der eigentlichen Fasern. Wie ist Holz eigentlich biologisch aufgebaut? Was muss chemisch alles passieren, damit aus einem Baumstamm eine Portion weiße leichte Fasern wird? Anhand von Laborversuchen und Elektronenmikroskopie können wir zeigen, wie die einzelnen Cellulosen, Hemicellulosen und Lignin ein hierarchisches Konstrukt bilden und wie man diesen Werkstoff auch wieder in seine Bestandteile zerlegt. Eine kurze Exkursion in die Mikroskopie richtet den Fokus auf die Mikro- und Nanostrukturen von Cellulosefasern und wie man diese chemisch beeinflussen kann.

Im zweiten Teil wird der Fokus auf die Verarbeitung gelegt, wo wir zeigen, wie aus leichten Fasern festes Papier wird – im Labor- und Industriemaßstab. Spezifischer wird dann der Werkstoff Cottonid vorgestellt, der, obwohl vollständig aus Cellulose, Eigenschaften eines Hartkunststoffes hat. Die beeindruckende Festigkeit macht das bereits historisch bekannte Material zu einem nachhaltigen Baustoff der Zukunft. Ein kleiner Umweg über seine Entdeckung und früheren Einsatzgebiete in beispielsweise ersten Flugzeugen und Reisegepäck zeigt Stärken und Schwächen des Materials über die Zeit. 

Ein zusammenfassender Überblick zeigt abschließend das Potential von nachwachsenden Rohstoffen und Materialien in der Anwendung, ergänzt durch ein paar offene Fragestellungen zu solchen Materialien im Alltag. 

Im Anschluss zum Vortragsteil soll es die angesprochenen Materialien ausgestellt zum Anfassen geben: Gerade die Haptik verschiedensterer Celluloseprodukte verdeutlicht die vorher gehörte Theorie. Begleitet durch die Vortragenden gibt es so eine Gelegenheit zur Diskussion und Betrachtung. Ergänzt durch Aufnahmen gemacht mit einem Mikroskop und Rasterelektronenmikroskop lassen sich Strukturen und Größenunterschiede gut verdeutlichen. Ein Lichtmikroskop vor Ort zur Betrachtung von verschiedenen Papiersorten lässt Besuchende selbst die verschiedenen Strukturen erkennen und macht Unterschiede greifbar. Die Besuchenden sollen Cellulosefasern, unterschiedlichste Papiersorten und Cottonid fühlen und für sich erleben können, zum Gespräch gelangen und eine Vorstellung der Vielfältigkeit vom Werkstoff Cellulose bekommen können. 

Insgesamt möchten wir den Zuhörenden einen Einblick in die spannende Welt der Materialforschung geben. Viele Schaustücke wie reiner Zellstoff, Hölzer, delignifiziertes Holz und Endprodukte wie Cellulosefolien, Cottonide und Papiere ermöglichen einen direkten Zugang zu den angesprochenen Prozessen und Produkten. Wir möchten das Bild der trockenen analytischen Wissenschaft mit unserer Begeisterung auflockern und bei den Zuhörenden Neugier und Interesse für Materialien und ihre Entstehung wecken. 

Wir Vortragende stehen natürlich anschließend für alle Fragen rund um Prozesse und Wissenschaftsalltag zur Verfügung und freuen uns sehr darauf, andere mit unserer Neugier für nachhaltige Lösungen anzustecken.

Mit:

Alexander Helmbrecht, Felicitas von Usslar, Prof. Dr. Cordt Zollfrank

Lehrstuhl für Biogene Polymere
Technische Universität München, Campus Straubing