Neue Aufgaben für Cellulosefasern 11.09.2013, 11:49 Uhr

Papier mit Fangarmen für Metalle

Papier, das mit anderen Werkstoffen kombiniert wird, hat überraschende Eigenschaften. Es reinigt Wasser und kann in der medizinischen Diagnostik genutzt werden.

Papier eignet sich nicht nur zum Bedrucken. Kombiniert mit anderen Werkstoffen entwickelt es so erstaunliche Fähigkeiten, dass es beispielsweise in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden kann. 

Papier eignet sich nicht nur zum Bedrucken. Kombiniert mit anderen Werkstoffen entwickelt es so erstaunliche Fähigkeiten, dass es beispielsweise in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden kann. 

Foto: dpa

Papier reißt leicht, wenn es nass wird. Auf manchen  Sorten verläuft Tinte, sodass ein verschmiertes Schriftbild entsteht. Muss alles nicht sein, sagt Professor Markus Biesalski von der Technischen Universität Darmstadt, der in Deutschland führenden wissenschaftlichen Institution, wenn es um Papier geht. Biesalski und sein Team kombinieren Papier mit anderen Werkstoffen, vor allem mit Polymeren (Kunststoffen). Das verleiht dem Papier überraschende neue Eigenschaften.

Schon seit Jahrzehnten werden Bauplatten aus Gips hergestellt, die mit Cellulosefasern verstärkt – armiert – sind. In dieser Kombination überrascht das normalerweise leicht brennbare Papier mit einer neuen Eigenschaft. Die Platte lässt sich praktisch nicht entflammen, ist dazu noch so fest, dass man beispielsweise Spiegelhalterungen einfach anschrauben kann, ganz ohne Dübel.

Die Darmstädter Innovationen sind noch viel raffinierter. So hat das Team um Biesalski Papier mit Substanzen imprägniert, die Metalle binden. Die fand er in Muscheln. Das derart präparierte Papier entzieht Wasser giftige Metalle, sodass es trinkbar wird. Wenn der Filter gesättigt ist muss er keineswegs entsorgt werden. Neben den Fangarmen für Metalle enthält das Papier Substanzen, die die eingefangenen Schadstoffe loslassen, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Biesalski glaubt, dass dieses Spezialpapier optimal ist für Länder der Dritten Welt, in denen Wasser oft verunreinigt ist.

Papier reißt leicht, wenn es nass wird. Auf manchen  Sorten verläuft Tinte, sodass ein verschmiertes Schriftbild entsteht. Muss alles nicht sein, sagt Professor Markus Biesalski von der Technischen Universität Darmstadt, der in Deutschland führenden wissenschaftlichen Institution, wenn es um Papier geht. Biesalski und sein Team kombinieren Papier mit anderen Werkstoffen, vor allem mit Polymeren (Kunststoffen). Das verleiht dem Papier überraschende neue Eigenschaften.

Schon seit Jahrzehnten werden Bauplatten aus Gips hergestellt, die mit Cellulosefasern verstärkt – armiert – sind. In dieser Kombination überrascht das normalerweise leicht brennbare Papier mit einer neuen Eigenschaft. Die Platte lässt sich praktisch nicht entflammen, ist dazu noch so fest, dass man beispielsweise Spiegelhalterungen einfach anschrauben kann, ganz ohne Dübel.

Die Darmstädter Innovationen sind noch viel raffinierter. So hat das Team um Biesalski Papier mit Substanzen imprägniert, die Metalle binden. Die fand er in Muscheln. Das derart präparierte Papier entzieht Wasser giftige Metalle, sodass es trinkbar wird. Wenn der Filter gesättigt ist muss er keineswegs entsorgt werden. Neben den Fangarmen für Metalle enthält das Papier Substanzen, die die eingefangenen Schadstoffe loslassen, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Biesalski glaubt, dass dieses Spezialpapier optimal ist für Länder der Dritten Welt, in denen Wasser oft verunreinigt ist.

Chemikalienproduktion im Papierreaktor

Aus Papier lassen sich zudem so genannte mikrofluidische Systeme bauen, die heute aus Silizium, Glas oder Kunststoffen bestehen. Dabei handelt es sich um winzige Kanäle, durch die Flüssigkeiten gepumpt werden. An bestimmten Stellen dieser Kanäle befinden sich Substanzen, mit denen die Flüssigkeit reagiert. Solche Mikroreaktoren lassen sich zur Produktion von Chemikalien nutzen, aber auch zum Nachweis von Schadstoffen oder Krankheitserregern. Dazu werden sie mit Sensoren und Mikroprozessoren kombiniert, die die neu entstehenden Materialien erkennen und identifizieren. Sie lassen sich beispielsweise für die medizinische Diagnostik wie den Nachweis einer Diabetes oder zum Aufspüren von Schadstoffen in der Umwelt nutzen.

Sensoren und Mikroreaktoren aus Papier entstehen durch Beschichtung mit Kunststoffen, die Flüssigkeiten abweisen. Die Kanäle, durch die später die Flüssigkeiten strömen sollen, werden ausgespart, ebenso die mikroskopisch kleinen Reaktionsräume. Anders als in heute genutzten mikrofluidischen Systemen sind Pumpen unnötig. Auf Grund der Kapillarwirkung bewegen sich Flüssigkeiten in Papier von ganz allen. Auf einer internationalen Tagung in Darmstadt, die am 22. September beginnt, tauschen Papierforscher ihr Know-how aus.

Von Wolfgang Kempkens
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