Der Fachbereich Chemie nachwachsender Rohstoffe der BOKU University erforscht seit 25 Jahren den Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft. Mit der Gründung des Christian-Doppler-Labors für Zellstoffreaktivität 1998 wurde der Grundstein für diesen heute so bedeutenden Forschungsbereich gelegt.
Brandaktuelles Forschungsbeispiel: Lignin soll fossile Rohstoffe ersetzen
Cellulose ist bereits in zahlreichen Produkten wie Papier, Textilfasern und Cellulosederivaten fest etabliert. In der Zukunft wird Lignin, ein Bestandteil der Lignocellulose, als nachwachsender Rohstoff eine zentrale Rolle im Kampf gegen den Klimawandel spielen. Lignin soll die Basis der zukünftigen chemischen Industrie bilden und fossile Rohstoffe ersetzen.
„Das Problem ist seine hohe Komplexität“, so Institutsleiter Thomas Rosenau. „Wir arbeiten intensiv an grundlegenden analytischen Fragestellungen, um Lignin besser zu charakterisieren und die Struktur mit den Eigenschaften sowie der Eignung für spezifische Anwendungen wie Klebstoffe, Bindemittel und Grundchemikalien zu korrelieren.“ Ziel sei es, Lignin so zu modifizieren, dass es für industrielle Anwendungen nutzbar wird. „Und dies ist eine große Herausforderung, da es derzeit noch keine großtechnischen Anwendungen gibt.“
Nur ein brandaktuelles Forschungsbeispiel von vielen an diesem Institut. Diese Forschung wird neben den Gruppen der Institutsleitung und den langjährig etablierten Bereichen „Biomaterialchemie“ (Falk Liebner) und „Bioraffinerie-Analytik“ (Stefan Böhmdorfer) vor allem auch durch die drei Juniorgruppen „Hybridmaterialien und Grüne Chemie“ (Hubert Hettegger), „Erneuerbare Nanomaterialien“ (Marco Beaumont) und „Ligninanalytik“ (Oliver Musl) getragen.
Pionierin in der Forschung zu nachwachsenden Rohstoffen
Die BOKU war die erste österreichische Universität, die die Bedeutung nachwachsender Rohstoffe erkannte und entsprechende Forschungsbereiche institutionalisierte. Mit der Gründung des Christian-Doppler-Labors für Zellstoffreaktivität unter Leitung von Paul Kosma im Jahr 1998 wurde der Grundstein für diesen heute so bedeutenden Forschungsbereich gelegt. Die Ansiedlung des von der Lenzing AG und den Österreichischen Bundesforsten geförderten Labors an der BOKU war dem damaligen Rektor Leopold März zu verdanken.
In den Jahren 2004 und 2005 wurden drei „Vorziehprofessuren“ eingerichtet, um die Themen Chemie nachwachsender Rohstoffe, Holzwerkstoffe und Nachhaltigkeit in den Mittelpunkt von Forschung und Lehre zu rücken. Das 10 bis 15 Jahre, bevor andere österreichische Universitäten die Bedeutung dieser Gebiete erkannten und dem sich abzeichnenden Trend folgten. 2005 wurde die Professur für Holz-, Zellstoff- und Faserchemie mit Thomas Rosenau besetzt und dem Department für Chemie zugeordnet. In den folgenden Jahren entwickelte sich dieser Bereich rasant zur größten Gruppe innerhalb des Departments. Dieser Bereich war einer der ersten, der 2011 vom BOKU-Standort Muthgasse nach Tulln in das Universitäts- und Forschungszentrum umzog. 2013 wurde schließlich das Institut für Chemie nachwachsender Rohstoffe gegründet, das bis dahin Teil des Instituts für Organische Chemie war. 2018 wurde dann eine weitere Professur für „Chemie lignocellulosischer Materialien“ am Institut mit Antje Potthast besetzt.
Zentral an der Koordination der Bioökonomie-Evaluierung der BOKU in den Jahren 2015/2016 beteiligt, spielte das Institut auch eine wichtige Rolle bei der Gründung des BOKU-Bioökonomiezentrums. Mit der Gründung der BOKU Core Facility ALICE („Analysis of Lignocellulosics“) wurde österreichweit das erste Analyselabor geschaffen, das seinen Schwerpunkt auf der Entwicklung von analytischen Methoden für lignocellulosische Materialien legt und diese Techniken als Service internen und externen Forschenden anbietet.
Wissenschaftlicher Output auf höchstem Niveau
Das Institut für Chemie nachwachsender Rohstoffe zeichnet sich durch einen außergewöhnlich hohen wissenschaftlichen Output aus. Mit mehr als 720 SCI-Publikationen und über 240 Plenar- und Keynote-Vorträgen (d.h. durchschnittlich etwa 10 pro Jahr) setzt das Institut Maßstäbe. Zudem verzeichnet es eine beeindruckende Anzahl an Begutachtungen wissenschaftlicher Manuskripte, mit über 300 in jedem der letzten drei Jahre. Hervorzuheben ist auch, dass an diesem Institut der erste BOKU-Wissenschaftler tätig ist, der die Grenze von 500 SCI-Publikationen überschritt.
Hohes Projektakquisitionsvolumen von über 33 Millionen Euro
Der Fachbereich beherbergte beispielsweise drei Christian-Doppler-Labors, darunter das derzeit laufende CD-Labor „Cellulose-Hightech-Materialien“, das von Hubert Hettegger geleitet wird. In zwei Großprojekten, FLIPPR (Future Lignin and Pulp Processing Research), ist es etwa gelungen, die größten österreichischen Zellstoff- und Papierhersteller – eigentlich Konkurrenten – zur Zusammenarbeit in der Grundlagenforschung in den Bereichen Cellulose, Lignin und insbesondere Analytik zu vereinen. Und im Austrian Biorefinery Center Tulln (ABCT), das von Thomas Rosenau und Antje Potthast wissenschaftlich geleitet wird, arbeitet man intensiv daran, die Nationale Österreichische Bioökonomie-Strategie zu unterstützen . Bis 2029 werden hier mit 10 Unternehmenspartnern sowohl Grundlagen- als auch angewandte Forschung betrieben, um die Bioökonomie voranzutreiben.
Grüne Chemie in der Lehre an Universität und Schulen
Die Ausbildung der Bioökonomie-Expert*innen von morgen wird am Institut für Chemie nachwachsender Rohstoffe als zentrale Aufgabe betrachtet. Bisher haben über 80 Doktoranden ihren Abschluss gemacht, und aktuell werden 17 neue Doktoranden betreut. Zudem wurde hier das neue, englischsprachige Masterstudium Green Chemistry initiiert, das ab 2022 als trilaterales Programm gemeinsam mit der TU Wien und der Universität Wien angeboten wird. In Kooperation mit der Universität Wien wird derzeit auch der Lehrplan für Chemie an Gymnasien überarbeitet. Dabei werden Prinzipien der Grünen Chemie, Recycling und die Chemie nachwachsender Rohstoffe integriert, um eine zeitgemäße und zukunftsorientierte Ausbildung zu gewährleisten. In der Doktoratsschule „Advanced Biorefineries – Chemistry and Materials“, die von Antje Potthast koordiniert wird, werden die zukünftigen österreichischen Bioraffinerie-Expert*innen ausgebildet. Mit einem maßgeschneiderten Curriculum, das sich durch besondere Spezialisierung auszeichnet, tragen sie den zentralen Nachhaltigkeitsgedanken der BOKU in akademische und industrielle Forschung, Beratung und Gesellschaft weiter.
Außergewöhnlich aktiv in der internationalen Zusammenarbeit
Das Institut ist auch ein bedeutender Anlaufpunkt für Gastwissenschaftler*innen und Gastprofessor*innen, die ein Sabbatical absolvieren. In den letzten 30 Jahren wurden hier über 280 Gastwissenschaftler*innen aus 36 verschiedenen Ländern begrüßt. Besonders enge Verbindungen bestehen zu Finnland (Åbo Akademi Turku und Aalto Universität Helsinki) und Japan (Shinshu Universität, Kyoto Universität, Tokio Universität).
„Mit einem starken Fokus auf Lignocellulosen und Biomasse, Bioraffinerien, innovativen Analyse- und Trennverfahren sowie modernen Methoden und Reaktionen der grünen Chemie versuchen wir, den Weg für eine umweltfreundliche und nachhaltige Welt zu ebnen“, so die Institutsleiter Thomas Rosenau und Antje Potthast abschließend.