Möbel und Bauelemente aus Holz und Holzwerkstoffen erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Trotz ihrer Umweltfreundlichkeit fehlt es bisher an nachhaltigen Flammschutzlösungen für Holzoberflächen im Innenbereich. Auf der LIGNA 2025 werden Forschende des Fraunhofer WKI zeigen, dass biobasierte Flammschutzbeschichtungen dauerhaften Brandschutz für Holzmöbel bieten können. Ein wabenförmiges Regal mit der neuartigen Flammschutzbeschichtung sowie weitere Exponate werden auf der LIGNA 2025 in Halle 26, Stand B78 vom 26. bis zum 30. Mai in Hannover zu sehen sein. Diese Innovationen versprechen eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Zukunft für den Holzbau und die Möbelindustrie.
Die Bedeutung von biobasierten Flammschutzbeschichtungen
Biobasierte Flammschutzbeschichtungen für Holz und Hybridwerkstoffe unterstützen eine umweltfreundliche und nachhaltige Bauweise. Sie reduzieren den Einsatz von petrochemischen Rohstoffen und fördern die Nutzung von nachwachsenden Materialien. Am Fraunhofer WKI entwickeln Forschende innovative Beschichtungen, die formaldehydfrei sind und das Risiko gesundheitsschädlicher Emissionen verringern. Mit diesen verbesserten biobasierten Flammschutzbeschichtungen können strenge Umwelt- und Brandschutzvorschriften auch in Innenräumen eingehalten werden. Dies eröffnet den Herstellern neue Marktchancen.
»Traditionelle Flammschutzbeschichtungen basieren häufig auf petrochemischen Bindemitteln und salzhaltigen Flammschutzmitteln. Die neuen Lacke wurden auf Massivholz und Dreischichtplatten getestet. Sie enthalten mindestens 50 Prozent nachwachsende Rohstoffe und sind transluzent, das heißt, die Holzstruktur bleibt weiterhin sichtbar. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Möbel- und Innenausbau, insbesondere in Schulen, Theatern und Flughäfen.
Das Forschungsprojekt "ScaleAmP" und Maisquellwasser
Das Forschungsprojekt »ScaleAmP« zielt darauf ab, nachhaltige Flammschutzmittel auf Basis von pflanzlicher Phytinsäure aus Maisquellwasser zu entwickeln. Diese Phytinsäure, die in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Maisstärkeproduktion anfällt, wird als flammhemmender Wirkstoff untersucht. Der Fokus des Projekts liegt in der Entwicklung eines kostengünstigen und wirtschaftlichen Herstellungsprozesses von Ammonium-Phytaten. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Fraunhofer IAP und den Unternehmen Cargill Deutschland GmbH und Clariant Plastics & Coatings Deutschland GmbH durchgeführt und soll die Wettbewerbsfähigkeit von biobasierten Flammschutzmitteln steigern. So kann der Einsatz von Biowerkstoffen gefördert und eine biobasierte Kreislaufwirtschaft unterstützt werden.
Was ist Maisquellwasser?
CSL - übersetzt etwa: Maisquellwasser - ist ein Klassiker unter den flüssigen Attraktoren. Die leicht säuerliche Flüssigkeit ist reich an Aminosäuren, Mineralien und Vitaminen und deckt verschiedenste Einsatzgebiete ab: CSL lässt sich wunderbar unter Partikel mischen, ist eine gute Zutat im Boiliemix, wertet jeden Stickmix auf und ist nicht zuletzt perfekt zum Soaken von Boilies geeignet.
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Die Phytinsäure im Maisquellwasser
Phytinsäure fungiert in Pflanzensamen als Phosphorspeicher und kommt in großen Mengen beispielsweise in Mais, Soja sowie in Reis-, Weizen- und Roggenkleie vor. In Vorarbeiten am Fraunhofer WKI konnte bereits gezeigt werden, dass Phytinsäure, in Form von Ammonium-Phytaten, ein hohes Potenzial als Flammschutzmittel hat. Es besteht allerdings Bedarf an einer Verbesserung der physikalischen Eigenschaften. Für eine einfache Handhabbarkeit und Dosierbarkeit wird die Form eines kristallinen Feststoffs angestrebt. Kommerziell erhältliche Phytinsäure wird derzeit hauptsächlich in Asien aus Reiskleie gewonnen. Durch das Projekt soll eine europäische Quelle erschlossen werden: Maisquellwasser. Dieses fällt bei der industriellen Herstellung von Maisstärke in großen Umfang als Nebenprodukt an. Denn: Vor der Nassvermahlung der Maiskörner findet ein unverzichtbarer Vorquellprozess statt, bei dem in mehreren Stufen nahezu alle wasserlöslichen Bestandteile aus den Körnern herausgelöst werden, darunter auch Phytinsäure. In Vorarbeiten ist es Forschenden des Fraunhofer IAP bereits gelungen, Phytat-Salze aus Maisquellwasser zu isolieren. Dabei handelte es sich um schwer wasserlösliche Verbindungen, die relativ einfach abtrennbar sind.
Brettsperrholz (CLT) und das FireSafe-CLT-Projekt
Im Bausektor hat sich Brettsperrholz (Cross-Laminated Timber, CLT) als eines der vielseitigsten Holzprodukte erwiesen, welches in Wänden, Decken, Böden und als Element in modularen Konstruktionen eingesetzt wird. Das Hauptziel des FireSafe-CLT-Projekts ist die Entwicklung von CLT mit sehr guten Brand- und Umwelteigenschaften. Erreicht werden soll dies durch die Entwicklung von biobasierten Flammschutzmitteln aus Reststoffen der Landwirtschaft und Holzverarbeitung zur Verwendung in Klebstoffen und Beschichtungen. Die Projektergebnisse sollen es ermöglichen, das Marktpotenzial von CLT im Holzbau für mittelhohe und hohe Gebäude besser auszuschöpfen.
Vorteile von biobasierten Flammschutzmitteln
Die Nutzung von biobasierten Flammschutzmitteln bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen, petrochemisch basierten Alternativen:
- Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen: Biobasierte Flammschutzmittel werden aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen, was die Abhängigkeit von endlichen Ressourcen wie Erdöl verringert.
- Umweltfreundlichkeit: Biobasierte Flammschutzmittel sind oft biologisch abbaubar und weniger schädlich für die Umwelt als petrochemische Alternativen.
- Gesundheitliche Vorteile: Viele biobasierte Flammschutzmittel sind formaldehydfrei und emittieren weniger schädliche Stoffe, was zu einer besseren Luftqualität in Innenräumen beiträgt.
- Kreislaufwirtschaft: Die Nutzung von Reststoffen wie Maisquellwasser trägt zur Förderung einer biobasierten Kreislaufwirtschaft bei, in der Abfallprodukte als wertvolle Rohstoffe genutzt werden.
- Ressourcenschonung: Alle kommerziell erhältlichen und auf Phosphor basierenden Flammschutzmittel werden in einem hoch-energieintensiven Prozess bei 1500 °C aus Phosphat-Gestein (Apatit) gewonnen. Die pflanzenbasierte Phosphorquelle Phytinsäure lässt sich unter milden Bedingungen bei Raumtemperatur gewinnen. Die Nutzung des Nebenprodukts Maisquellwasser statt erdölbasierter und mineralischer Rohstoffe, aber auch statt nachwachsender Rohstoffe, die extra für die Flammschutzmittelproduktion angebaut würden, reduziert Eingriffe in die Natur.
Mögliche Anwendungen von Ammonium-Phytaten
Bei erfolgreichem Projektabschluss könnten Ammonium-Phytate perspektivisch für eine Vielzahl von Biowerkstoffen als nachhaltiges und kostengünstig produzierbares Flammschutzmittel eingesetzt werden.
- Biokunststoffe wie Polymilchsäure (PLA), Polyamide
- WPC aus alternativen Biokunststoffen und Füllstoffen
- Biobasierte Beschichtungen
Die Rolle des Fraunhofer WKI und seiner Partner
Die Forschenden des Fraunhofer WKI präsentieren biobasierte Flammschutzlösungen auf der LIGNA 2025, Halle 26, Stand B78. Mitaussteller ist der Internationale Verein für Technische Holzfragen e. V. Die LIGNA ist die Weltleitmesse für Werkzeuge, Maschinen und Anlagen zur Holzbe- und -verarbeitung und findet vom 26. bis zum 30. Mai 2025 in Hannover statt. Die drei Forschungsprojekte wurden bzw. werden gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).
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Das Fraunhofer WKI ist spezialisiert auf Verfahrenstechnik, Formgebung und Komponentenfertigung mit Biowerkstoffen, biobasierte Bindemittel und Beschichtungen, Funktionalisierung, Brandschutz, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recyclingverfahren sowie den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in Gebäuden und Fahrzeugen. Nahezu alle Verfahren und Produkte, die aus der Forschungstätigkeit des Instituts hervorgehen, werden industriell genutzt.
Das Fraunhofer WKI bietet ein breites Leistungsspektrum an:
- Entwicklung von biobasierten Flammschutzmitteln, Material- und Bauteillösungen sowie dazugehörige Prozesse für nahezu jede Branche.
- Lösungen auf Basis nachwachsender Rohstoffe, biogener Rest- und Recyclingstoffe sowie Multi-Material-Systemen.
- Werkstoff- und Bauteilprüfungen, Zertifizierungsangebote sowie Engagement in Normungsgremien.
Herausforderungen und Perspektiven
Biobasierte Rohstoffe sind im Vergleich zu erdölbasierten oder mineralischen Rohstoffen oft teurer oder noch nicht in ausreichender Menge verfügbar. An diesem Punkt setzt das aktuelle Forschungsprojekt »ScaleAmP« an.
Regionale Verfügbarkeit und Preisniveau
Die regionale und nachhaltige Verfügbarkeit der Rohstoffe könnte sich außerdem positiv auf das Preisniveau von flammgeschützten Biomaterialien auswirken. Nutzung von regional verfügbarem, biobasiertem Reststoff (Maisquellwasser) für die Flammschutzmittelproduktion statt Import von erdölbasierten Rohstoffen bzw.
Beitrag zum Klima- und Umweltschutz
Der Einsatz von biobasierten Flammschutzmitteln und Werkstoffen in großem Maßstab leistet einen wichtigen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz. So lassen sich Gesundheitsbelastungen senken und Todesfällen vermeiden, die durch den Klimawandel und die Zerstörung von Lebensgrundlagen entstehen.
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Weitere Anwendungen von Maisquellwasser
Neben der Nutzung als Flammschutzmittel kann Maisquellwasser auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, zum Beispiel:
- Tierfutter: Aus der Extraktion der Stärke aus Mais bleiben z. B. der Kleber und das sogenannte Maisquellwasser mit einem hohen Proteingehalt übrig.
- Karpfenfutter: Karpfen Liquid SupremeFish von Supreme BaitsDie Basis bildet unser unnachahmlich geschmacks- und geruchsintensives hauseigenes Leberextrakt, welches wir zur Komplettierung der „Amino-Attraction“ mit einem flüssigen Anchovy-Extrakt mischen. Um auch die Säure-basierte Attraktionsebene zu bedienen, enthält auch dieses Boilieliquid einen guten Schuss Buttersäure. Um dem Ganzen auch geruchlich noch den letzten Schliff zu verpassen, setzen wir auf die Zugabe einer öl-basierten, geruchlich extrem herben Flüssigkeit, die im Bereich der Wettkampfangelei bereits seit Jahrzenten als einer der besten Zusätze überhaupt gehandelt wird.
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