Skovforskere udvikler innovative træbaserede materialer til 3D-print

En tyktflydende biopasta, der er nem at behandle, størkner hurtigt og er velegnet til at producere selv komplekse strukturer ved hjælp af 3-D printprocessen er udviklet af et forskerhold ledet af prof. Dr. Marie-Pierre Laborie fra Chair of Forest Biomaterials ved University of Freiburg. Det træbaserede biologisk nedbrydelige syntetiske materiale kan potentielt bruges i letvægtskonstruktioner, blandt andet. Forskerne har offentliggjort deres første resultater i tidsskrifterne Anvendte biomaterialer og Biomakromolekyler .

Lignin styrker planters cellevægge og får dem til at blive træagtige (lignify) – en mekanisme, der hjælper planter med at beskytte sig mod vind eller skadedyr. Det er et affaldsprodukt fra papirfremstilling og stort set forbrændt for at producere bioenergi. "Det er grunden til, at vi undersøger alternative muligheder for at udnytte dette råmateriale bedre i fremtiden, " siger Laborie. Som et resultat begyndte holdet at revurdere en kombination af materialer, som allerede blev undersøgt i 1980'erne af et amerikansk forskerhold. I dette system, flydende krystaller baseret på cellulose, hovedbestanddelen af ​​plantecellevægge, sikre ikke kun styrken, men også de gode flydeegenskaber af biopastaen. Den anden komponent, lignin, kan klæbe mikrostrukturen sammen i processen med at skabe biosyntesen, som Robert Gleuwitz opdagede i sin doktorafhandling. Dets orientering bestemmer efterfølgende biosyntetiske egenskaber:f.eks. det kan reagere mere stift eller mere fleksibelt, alt efter hvilken retning kraften kommer fra.

Yderligere forskningsarbejde vil dog være nødvendigt, indtil industriel anvendelse er mulig, fx som komposit i letvægtskonstruktion. Indtil nu har holdet brugt usædvanligt rent lignin, som er produceret i et pilotbioraffinaderi ved Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes (CBP) i Leuna - om affaldsproduktet fra papirindustrien også kan behandles direkte, skal stadig undersøges. Som Lisa Ebers viser i sin doktorafhandling, biosyntetiske egenskaber kan også varieres på mange måder, ved kemisk bearbejdning eller variation af komponenterne:Forsøg til dato har brugt lignin fra bøgetræer - hvis det er opnået fra andre planter, vil det have lidt forskellige materialeegenskaber såsom forskellige flydende krystaller, selvom de alle er baseret på cellulose. De optimale mængdeforhold varierer også afhængigt af den planlagte anvendelse. Ud over, forskerne skal snart teste en helt anden mulig anvendelse:Jordkvaliteten kan analyseres ved hjælp af det biobaserede materiale. Dette sker ved at undersøge nedbrydeligheden af ​​lignin og cellulose i forskellige jordtyper.