TUM München – Ausgerechnet Mistelbeeren könnten künftig dabei helfen, Erdöl aus der Klebstoffproduktion zu verdrängen. Forschende der Technischen Universität München haben einen überwiegend biobasierten, laut TUM vollständig biobasierten Klebstoff entwickelt. Seine wichtigste Zutat ist ein natürliches Zuckerstoffgemisch aus Mistelbeeren, ergänzt durch Gerbsäure und Apfelsäure.

Petrochemische Bestandteile? Fehlanzeige. Auch synthetische Vorbehandlungen der Ausgangsstoffe wurden vollständig weggelassen. Das Vorbild wächst auf Bäumen: Mistelsamen haften mit einer klebrigen Substanz an Ästen und können so neue Wirtsbäume besiedeln. Misteln sind Halbparasiten, sie entziehen ihren Wirtsbäumen Wasser und Nährstoffe. Ihre Zweige gelten in vielen Kulturen trotzdem als Glücksbringer – diesmal könnte das Glück eher in der Materialforschung liegen.

Haftung auch auf Teflon

In Versuchen haftete der Klebstoff auf Birkenholz und allgemein auf Holz, außerdem auf Edelstahl, Metall, Aluminium, Glas und Teflon. Die Scherfestigkeit lag bei über zehn Megapascal und damit im Bereich technischer Strukturklebstoffe. Selbst bei Temperaturen bis zu minus 150 Grad Celsius behielt das Material seine Festigkeit. Für Anwendungen, bei denen es frostig wird, ist das keine Nebensache.

Und dann kommt der für Reparaturen interessante Teil: Durch Erhitzen lässt sich eine Klebeverbindung wieder lösen. Bei etwa 90 Grad Celsius kann der Klebstoff reaktiviert werden – und zwar mehrfach, nachdem die Verbindung gelöst wurde. Ein Bauteil muss also nicht zwangsläufig im Müll landen, nur weil sein Kleber aufgegeben hat.

Displays, Gehäuse und Raumfahrt

Mögliche Einsatzgebiete sehen die Forschenden bei verklebten Komponenten elektronischer Geräte, etwa Displays und Gehäusen. Bauteile könnten dadurch leichter ausgetauscht werden, was Reparaturen erleichtern und das Recycling von Produkten verbessern könnte. Weitere Anwendungen liegen in kryogenen Bereichen, beispielsweise in der Raumfahrt, wo Materialien mit extrem niedrigen Temperaturen zurechtkommen müssen.

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Entwickelt wurde der Klebstoff vom Forschungsteam um Oliver Lieleg, Professor für Biopolymermaterialien an der TUM. Erstautor Ufuk Gürer verweist darauf, dass viele biobasierte Klebstoffe entweder nicht leistungsfähig genug seien oder nur über aufwendige chemische Herstellungsverfahren produziert werden könnten. Der neue Ansatz setzt dagegen auf einen natürlichen Rohstoff mit eigenen Hafteigenschaften und vergleichsweise wenige, einfache Zutaten.

Die Sache hat allerdings einen Haken, und der ist ziemlich praktisch: Die derzeitige Gewinnung des Zuckerstoffgemischs aus Mistelbeeren eignet sich nicht für große Produktionsmengen. Deshalb wollen die Forschenden die zugrunde liegenden molekularen Prinzipien auf industrielle Verfahren übertragen. Künftig sollen die entscheidenden Klebstoffbestandteile unabhängig von der Pflanze hergestellt werden. Erst dann wäre eine skalierbare Produktion möglich.

Biobasierte Kleber im Holz- und Hybridbereich

In eine ähnliche Richtung arbeitet das Fraunhofer WKI. Das Institut entwickelt biobasierte Klebstoffe für nachhaltigere Holzwerkstoffe und Holzkonstruktionen – eng mit Industriekunden und jeweils passend zur konkreten Anwendung. Wenn handelsübliche Materialien nicht ausreichen, synthetisiert das WKI maßgeschneiderte Bindemittel unter industrienahen Bedingungen.

Zum Forschungsfeld gehören neue funktionale Klebstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, deren Eigenschaften mit konventionellen Klebstoffen vergleichbar sein sollen. Beispiele sind formaldehydfreie Klebstoffe aus modifizierten Zuckern für Holzwerkstoffe sowie Lignin als Polyolkomponente für zweikomponentige Polyurethanklebstoffe.

Eingesetzt werden solche Klebstoffe vor allem im Holz- und Hybridbereich, etwa für Heißverklebungen, Flächenbeleimung und Schmelzklebstoffe. Das Fraunhofer WKI untersucht außerdem Systeme mit wiederholt schaltbarer Klebewirkung für „Debonding-on-Demand“-Anwendungen und Umformprozesse. Flammgeschützte Klebstoffsysteme für Bau, Elektronik und Mobilität gehören ebenfalls zu den Ansätzen. Der Mistelkleber aus München passt da ziemlich gut hinein – nur dass sein Ausgangspunkt nicht im Laborregal, sondern zunächst in den Beeren einer Pflanze steckt.