Thünen: Biobasierte Grund- und Werkstoffe

Institut für

HF Holzforschung

Laufende Projekte ∙ Biobasierte Grund- und Werkstoffe

Charta für Holz 2.0

Die Charta für Holz 2.0 verfolgt das Ziel, den Beitrag nachhaltiger Waldbewirtschaftung und Holzverwendung zum Klimaschutz zu stärken. Sie trägt zur Umsetzung des Klimaschutzplans 2050 der Bundesregierung bei. Weitere Kernziele sind die Stärkung der Wertschöpfung im Cluster Forst & Holz und die Schonung endlicher Ressourcen durch eine nachhaltige und effiziente Holznutzung.

Charta für Holz 2.0

Dreidimensionale Partikelvermessung und Prozessintegration in die Spanplattenherstellung

Die Eigenschaften von Spanplatten werden in großem Maße von der Geometrie der Späne beeinflusst. Eine gezielte Steuerung der Platteneigenschaften setzt daher eine genaue Kenntnis dieser Zusammenhänge und deren Anpassbarkeit voraus. Die genaue und verlässliche Vermessung von Spänen ist erst seit Kurzem möglich und wird in diesem Projekt praxisrelevant weitergeführt.

Dreidimensionale Partikelvermessung und Prozessintegration in die Spanplattenherstellung

Holzfaserstoffe als Torfersatz

Die Reduzierung des Torfabbaus trägt erheblich zum Klimasschutz bei. Mit Holzfaserstoffen können bereits bis zu 30% Torf in Pflanzsubstraten ersetzt werden. Um höhere Substitutionsraten zu erreichen, müssen jedoch verschiedene Herausforderungen überwunden werden. Wir erforschen Ansätze zur Ehöhung der Substitutionsrate und zur Erweiterung der Rohstoffbasis für die Holzfaserstofferzeugung.

Holzfaserstoffe als Torfersatz

Lignin-Carbonate als biobasierte und formaldehydfreie Klebstoffe

Für industrielle Produktfertigungen sind Klebstoffe von zentraler Bedeutung. Konventionelle Klebstoffe basieren jedoch üblicherweise auf Petrochemikalien und sind somit nicht im Sinne der Nachhaltigkeit. Das Thünen-Institut für Holzforschung erforscht neuartige alternative Klebstoffe aus biobasierten Rohstoffen.

Lignin-Carbonate als biobasierte und formaldehydfreie Klebstoffe

Mehr Natur auf das Papier

Pflanzen schützen sich mit verschiedenen Strukturen gegen Feuchtigkeit, Fraßfeinde und Mikroorganismen. Wir untersuchen, wie man diese Strukturen mit biogenen Vorläufermolekülen und unter Einsatz von Plasmapolymerisation auf Papier erzeugen kann.

Mehr Natur auf das Papier

Strategische Stärkung und Förderung der Wald- und Holzforschung in Deutschland (Querschnittsprojekt)

Wälder liefern Nutz-, Schutz- und Erholungsfunktion. Extremwetterereignisse und Waldschäden zeigen heute die Folgen des Klimawandels. Interdisziplinäre Forschung und evidenzbasierte Entscheidungen sind hierbei unerlässlich für notwendige Anpassungen.

Strategische Stärkung und Förderung der Wald- und Holzforschung in Deutschland (Querschnittsprojekt)

Strukturaufklärung an Holz durch Nano-Tomographie

Das Thünen-Institut für Holzforschung und das Institut für Holzwissenschaften der Universität Hamburg entwickeln eine Klimazelle für die Nano-Tomographie, um das Verhalten biologischer Proben bei Feuchte- und Temperaturänderungen besser verstehen zu können

Strukturaufklärung an Holz durch Nano-Tomographie

Umweltfreundliche Gewinnung von Verstärkungsfasern für altpapierhaltige Verpackungspapiere

Der Einbruch im Verbrauch und der Produktion an graphischen Papieren hat zur Folge, dass der Zufluss an hochwertigem Fasermaterial in das Altpapierrecycling stark rückläufig ist. Mit einem geeigneten Verfahren könnten hochwertige aber preisgünstigen Primärfaserstoffezur Verstärkung des Altpapieres gewonnen werden.

Umweltfreundliche Gewinnung von Verstärkungsfasern für altpapierhaltige Verpackungspapiere

Abgeschlossene Projekte

Alternative, formaldehydfreie Bindemittel für Holzwerkstoffe

Bei der Herstellung von Holzwerkstoffe gehören formaldehy-haltige Bindemittel nach wie vor zum Stand der Technik. Obwohl die Formaldehyd-Emissionen in den vergangenen Jahrzehnten drastisch reduziert werden konnten, geht die Suche nach kostengünstigen formaldehydfreien Bindemitteln ungebrochen weiter.

Alternative, formaldehydfreie Bindemittel für Holzwerkstoffe

Biobasierte Polymere und Materialien

Beim Übergang zu einer biobasierten Wirtschaft kommt der vollständigen stofflichen Nutzung aller Lignocellulosekomponenten eine besondere Bedeutung zu. Daher entwickeln und bewerten wir neue biobasierte Polymere und Materialien, sowie Komposite.

Biobasierte Polymere und Materialien

Bioraffinerie 2021

Wenn aus Lignocellulosen - etwa aus Holzresten - Bioethanol gewonnen wird, bleibt ein ligninreicher Hydrolyserückstand. Daraus lassen sich beispielsweise durch Pyrolyse aromatische Plattformchemikalien gewinnen. In unserem Projekt haben wir Flash-Pyrolysen und analytische Methoden untersucht.

Bioraffinerie 2021

Brennstoff aus dem heißen Bad

In einer Laboranlage erproben wir, ob sich Pyrolyseflüssigkeiten und Biomassen mittels CLC-Verfahren (Catalytic Liquid Conversion) gemeinsam in flüssige Kohlenwasserstoffe mit hohem Brennwert umwandeln lassen.

Brennstoff aus dem heißen Bad

Charakterisierung der Holz/Kunststoff-Grenzflächen in biobasierten Verbundwerkstoffen

Das Projekt initiiert eine neue Zusammenarbeit zwischen SCION (Neuseeland) und dem Thünen-Institut. Das Ziel ist ein tiefgreifendes Verständnis für das Zusammenspiel von Holz und Kunststoff innerhalb moderner Verbundwerkstoffe.

Die Sandwichplatte aus nachwachsenden Rohstoffen

Holz ist ein gefragter Rohstoff – sowohl als Energieträger als auch in der stofflichen Verwertung. Einer der größten Nutzer dieser natürlichen Ressource ist die Holzwerkstoffindustrie. Das Thünen-Institut für Holzforschung und das Fraunhofer UMSICHT wollen Holzwerkstoffe noch effizienter machen: In sogenannten Sandwichplatten reduzieren sie die Dichte gezielt, um mit weniger Rohstoff auszukommen.

Emissionsfreie Klebstoffe

Holzwerkstoffe werden überwiegend mit formaldehydhaltigen Klebstoffen hergestellt. Diese Klebstoffgruppe birgt aufgrund der kürzlich erfolgten Risikobewertung von Formaldehyd (Klasse 1B, wahrscheinlich beim Menschen krebserzeugend) ein potentielles Gesundheitsrisiko und ist deshalb aus Sicht des Verbraucherschutzes problematisch. Daher werden in unserem Institut formaldehydfreie Bindemittelalternativen bewertet, entwickelt und geprüft.

Emissionsfreie Klebstoffe

Entwicklung eines bildanalyse-basierten Systems zur automatischen Bestimmung der Spanabmessungen bei der Spanplattenproduktion

Der Geometrie von Spänen ist ein bedeutender Einfluss auf die Eigenschaften von Spanplatte zuzuschreiben. Bislang ist dieser Zusammenhang jedoch nur schwer für die Prozessoptimierung zu nutzen. Die Erweiterung der Prozesskontrolle um die Spandickenmessung eröffnet neue Möglichkeiten, Holz und Klebstoff effizienter einzusetzen und so Ressourcen zu schonen.

Entwicklung eines bildanalyse-basierten Systems zur automatischen Bestimmung der Spanabmessungen bei der Spanplattenproduktion

Fachredaktion für Bauprodukte aus Holz im Ökologischen Baustoffinformationssystem WECOBIS des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)

In enger Kooperation mit dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) stellen wir unsere Expertise aus den Arbeitsbereichen 'Biobasierte Grund- und Werkstoffe' 'Auswirkungen der Holznutzung auf Umwelt und Klima' 'Gesundheit und Verbraucherschutz' im Rahmen der fachredaktionellen Betreuung der Informationen für Holzbauprodukte zur Verfügung.

Faserstofferzeugung

Verschiedenartige Rohstoffe und Aufschlussverfahren für die Erzeugung von Zellstoffen und Holzstoffen werden genutzt, um deren Eignung für den jeweiligen Anwendungszweck bewerten zu können. Dabei stehen Verfahren mit hoher Ressourcen- und Energieeffizienz im Fokus.

Faserstofferzeugung

FTP Deutschland

Sammlung und Aufbereitung von zukunftsorientierten Forschungsthemen der deutschen Forst- und Holzkette, nationale Abstimmung und Bereitstellung dieser Forschungsthemen für den Aufbau von Forschungsstrategien und -programmen auf nationaler und auf EU-Eben, Veranstaltung von Workshops und Brokerage-Events.

Grenzflächenuntersuchung Holz-Kunststoff

Im Zuge der Umstellung des Wirtschaftens auf eine moderne Bioökonomie steigt die Bedeutung von Werkstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Ein effizienter Einsatz bio-basierter Rohstoffe ist hierbei unabdingbar, dieser setzt aber gleichzeitig auch ein tiefgehendes, wissenschaftliches Verständnis der Wechselbeziehungen der eingesetzten Materialien voraus.

Grundchemikalien aus der Holzchemie

Im Projekt haben wir den Bau einer Pilotanlage für den Organosolv-Aufschluss mit Untersuchungen begleitet. Zusätzlich haben wir umfassende Arbeiten zur stofflichen Nutzung des Lignins durchgeführt (Lignin-Phenolharze, Polyurethane und Aromaten).

Grundchemikalien aus der Holzchemie

Herstellung von Spezialzellstoffen

Ziel des in Zusammenarbeit mit der Firma Josef Rettenmaier & Söhne durchgeführten Projektes ist die energie- und rohstoffeffiziente Herstellung von Spezialzellstoffen aus alternativen, teilweise bislang kaum genutzten Rohstoffquellen (Weizenstroh, Miscanthus Giganteus, Buchen-Waldrestholz) für hochwertige Anwendungen.

IEA Bioenergy Task 34

IEA Bioenergy Task 34 (Pyrolyse) besteht zurzeit aus einer Gruppe von Experten aus sechs Ländern (USA, UK, DE, NL, FI, SE), die sich darauf konzentrieren, die Technologie der Biomassepyrolyse und die Verwendung der flüssigen Produkte zur Energiegewinnung zu fördern. Dabei sollen Technikern und Politikern Entscheidungshilfen bei diversen Problemlagen gegeben werden.

IEA Bioenergy Task 34

Initiierung europäischer Forschungs- und Innovationsprojekte im Bereich holzbasierter Wertschöpfungsnetze

Der Nutzung nachwachsender Ressourcen kommt unter Klimaschutzgesichtspunkten und der damit verbundenen Umstellung auf ein biobasiertes Wirtschaften in Deutschland und Europa eine entscheidende Rolle zu. Die innovative, effiziente und vor allem nachhaltige Nutzung von Biomasse ist sowohl für Deutschland als auch für die rohstoffreichen Gebiete Nord-, Mittel- und Südosteuropas von gesellschaftlicher, ökonomischer und ökologischer Bedeutung und erheblichem gegenseitigem Interesse.

Kompetenzentwicklung im peruanischen Forst- und Holzwirtschaftssektor

Ein großer Teil Perus östlich der Anden ist ein Tropenwaldgebiet, das teilweise übermäßig genutzt wird, das teilweise auf Grund landwirtschaftlicher Nutzung degradierten Boden aufweist oder aber unberührt ist oder nicht ausreichend genutzt wird. Trotz enormer Holzressourcen importiert Peru den größten Teil seines Holzbedarfs. Der Export konzentriert sich auf Parkettholzarten mit hoher Dichte. Die Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und das Thünen Institut für Holzforschung unterstützen die lokalen Institutionen CITEmadera und CITEforestal bei der Ausbildung von ...

Kompetenzentwicklung im peruanischen Forst- und Holzwirtschaftssektor

Leichte Spanplatte: Die Partikelgeometrie macht den Unterschied

Für die Herstellung von Spanplatten soll immer weniger Holz eingesetzt werden. Diese sollen aber vergleichbare Eigenschaften haben wie Platten aus konventioneller Herstellung. Wir forschen an ihrer Entwicklung.

Leichte Spanplatte: Die Partikelgeometrie macht den Unterschied

Ligninmodifizierung durch Reaktivextrusion

Die fortschreitende Umsetzung des EU-Kreislaufwirtschaftspakets und der europäischen Kunststoffstrategie bedeuten, dass verstärkte Anstrengungen unternommen werden müssen, um Verpackungsabfälle zu vermeiden, wiederzuverwenden oder zu recyceln. Ligninbasierte Verpackungs- und Beschichtungsmaterialien können als Alternative zu üblichen Kunststoffen genutzt werden. Laborerprobte Verfahren müssen hierzu jedoch zu anwendungstauglichen Prozessen weiterentwickelt werden.

LIGNOHTL: Treibstoff aus Holzresten

Ligninhaltige Reststoffe aus der Zellstoffindustrie und aus Bioraffinerien werden als Forschungsobjekt immer interessanter. Die aromatische Grundstruktur der Materialien prädestinieren sie in besonderer Weise für die Herstellung von Treibstoffen und chemischen Plattformchemikalien. Wir versuchen, Lignine in einem zweistufigen Verfahren umzuwandeln. Die erste Stufe ist eine hydrothermale Behandlung von Ablaugen zur Anreicherung der organischen Phase. In einer zweiten Stufe wollen wir durch katalytisches Cracken ein raffineriegängiges Produkt herstellen.

LIGNOHTL: Treibstoff aus Holzresten

Mehr Bioenergie aus Holz

Ziel des KBBE-Verbundvorhabens TREEFORJOULES ist, neue Wege der Holzproduktion zu erforschen, auf denen sich die Ausbeute an hoch-effizienten Kraftstoffen optimieren lässt. Das Thünen-Institut für Holzforschung ist dafür zuständig, die Zellwandkomponenten zu charakterisieren und zu bestimmen, damit das Bioernergie-Potential im Holz abgeschätzt werden kann.

Mehr Bioenergie aus Holz

NRW Inno-Cluster Bioenergy

Ablative Flash-Pyrolyse ist ein spezielles Verfahren, Bio-Öle aus Biomassen zu erzeugen. Solche Bio-Öle lassen sich - anders als fossiles Erdöl - nicht durch Destillation in Fraktionen, zum Beispiel Paraffine aufspalten. Wir untersuchen deshalb die gestufte Kondensation der Bioöle, um chemische Grundstoffe anzureichern.

NRW Inno-Cluster Bioenergy

Normung im Holzbereich

Für technologischen Fortschritt, standardisierte Produkte und Prozesse sowie für einen grenzüberschreitenden Austausch von Waren und Dienstleistungen sind harminisierte Normen unerlässlich.

Normung im Holzbereich

Nutzung von Faserstoffen

Dieses fachinstitutsinterne Projekt umfasst zahlreiche Einzelprojekte, in denen verschiedenartige Faserstoffe und Papierprodukte auf ihre Eignung für verschiedenartige Anwendungen geprüft werden. Dies schließt die Mahlung oder Umformung, beispielsweise zur Erzeugung von Mikrofibrillen, mit ein. Ein wesentliches Ziel besteht darin, neue, hochwertige Anwendungen zu finden.

Nutzung von Faserstoffen

Schäume und Klebstoffe aus Biopolymeren

Mit Lignin, einem Nebenprodukt der Zellstoffherstellung, können Isoliermaterialien und vielseitige Klebstoffe hergestellt werden. Wir untersuchen, wie dies nachhaltig erfolgen kann.

Schäume und Klebstoffe aus Biopolymeren

Stoffliche Nutzungswege für lignocellulosische Roh- und Reststoffe

Wege für eine nachhaltige und wettbewerbsfähige stoffliche Nutzung der wichtigen Ressource Holz und seiner Bestandteile sind aufzuzeigen, zu entwickeln und zu bewerten. Damit dies Grundlage für politisches Handeln wird, müssen an der Schnittstelle von Wissenschaft und Politik Erkenntnisse verdichtet und durch eigene Forschung ergänzt werden.

Stoffliche Nutzungswege für lignocellulosische Roh- und Reststoffe

Veredelung von Pyrolyseölen

Weltweit fahnden Forscher und Ingenieure nach optimalen Verfahren, chemische Grundstoffe und Treibstoffe aus Biomasse zu erzeugen. Pyrolyseöle sind dabei eine wichtige Zwischenstufe. Sie müssen veredelt werden, um Treibstoffe zu gewinnen. In unserem Projekt untersuchen wir, ob das Verestern und die Acetalbildung sowie die anschließende Behandlung mit Wasserstoff das leisten kann.

Veredelung von Pyrolyseölen

Vom Molekül zum Material - biobasierte Klebstoffe

Klebstoffe sind für die industrielle Produktion von großer Bedeutung und werden in nahezu jeder modernen Fertigung eingesetzt. Für die konventionelle Herstellung von Klebstoffen werden vorwiegend fossile Rohstoffe verwendet. Das Thünen-Institut für Holzforschung sucht Wege, die Petrochemikalien durch nachhaltige Rohstoffe zu ersetzen.

Vom Molekül zum Material - biobasierte Klebstoffe

Verbesserung der Holzeigenschaften von Eukalyptus und Pappel zur Gewinnung von Bioenergie

Pflanzen können mit Hilfe genetischer Methoden modifiziert werden. Solche transgenen Pflanzen unterscheiden sich oft in ihrem Phänotyp und möglicherweise auch in ihren Eigenschaften. Bei Bäumen, deren Holz bestimmten Verwendungszwecken zugeführt wird, eröffnet diese Methode Möglichkeiten, gezielt Einfluss auf bestimmte Eigenschaften zu nehmen. Das vorliegende Forschungsprojekt zielt darauf, Papple und Eukalyptus als schnellwachsende Baumarten hinsichtlich ihrer Eignung zur Gewinnung von Bioenergie zu optimieren.

Verbesserung der Holzeigenschaften von Eukalyptus und Pappel zur Gewinnung von Bioenergie

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