Kategorie: ‘Publikation’
Gemeinsame Veröffentlichung:Pflanzenschutz aus Insektenlarven
Die Schwarze Soldatenfliege (Hermetia illucens) bietet nicht nur eine nachhaltige Proteinquelle, sondern auch das Potenzial, Chitosan – ein vielseitiges Biopolymer – aus den Larvenhäuten zu gewinnen. Eine gemeinsame Studie mit der Forschergruppe um Dr. Mag. Sabine Gruber von der Uni Innsbruck und dem FH Campus Wien zeigt, wie biologische Abfälle aus der BSF-Produktion mittels umweltschonender enzymatischer Verfahren zu bioaktivem Chitosan verarbeitet werden können. Dieses Chitosan überzeugt durch starke antifungale Eigenschaften und verbessert die Keimung sowie Krankheitsresistenz von Pflanzen wie Zuckerrüben. Damit eröffnet es eine umweltfreundliche Alternative zu chemischen Fungiziden und Chitosan, welches aus Kresbtierschalen gewonnen wird. Diese Innovation unterstreicht das Potenzial der Insektenindustrie, Abfälle sinnvoll zu nutzen und nachhaltige Lösungen für Landwirtschaft und Industrie zu schaffen.
C. Escobar Rodríguez, V. Zaremska, T. Klammsteiner, I. Kampatsikas, N. Münstermann, O. Weichold, S. Gruber
Chitosan obtained from black soldier fly larval cuticles expands the value chain and is effective as a biocontrol agent to combat plant pathogens
Carbohydrate Polym. 2025, 349, Part B, 123023 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.123023
Neue Veröffentlichung: Brandhemmende Holzlasur
Holz erlebt aktuell eine Renaissance in der Bau- und Möbelindustrie. Mit seinem natürlichen Charme, seiner Vielseitigkeit und seiner Umweltfreundlichkeit ist Holz ein beliebtes Baumaterial. Doch der Naturstoff ist anfällig für äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Flecken und vor allem Feuer. Insbesondere Feuer stellt im Bauwesen durch die leichte Entflammbarkeit des Holzes ein großes Risiko dar. Unbehandeltes Holz brennt, sobald es entzündet ist, oft vollständig und ohne externe Hitzezufuhr ab. N. Münstermann und O. Weichold haben nun eine innovative, nachhaltige Holzbeschichtung entwickelt, die auf polymerisiertem Chitosanitaconat basiert. Die Basis der Beschichtung, Chitosan, ist ein Restprodukt der Lebensmittelindustrie und Itaconsäure kann biotechnologisch gewonnen werden. Somit besteht die Lasur vollständig aus biobasierten Stoffen und bietet nicht nur Schutz vor Feuchtigkeit, UV-Strahlung und Flecken, sondern ist auch nicht entflammbar. Bei Anwendung auf Holz verzögert sie die Zündung und hemmt die Ausbreitung von Flammen signifikant. Bereits eine Schicht reduziert die Brenngeschwindigkeit um ein Drittel. Zwei Schichten auf Fichtenholz genügen, um das Material selbstlöschend zu machen. Bei Harthölzern wie Buche sind drei Schichten erforderlich. Dieser bio-basierte Ansatz kombiniert Ressourcenschonung mit hoher Effektivität und zeigt, dass Umweltschutz und Sicherheitsanforderungen Hand in Hand gehen können.
N. Münstermann, O. Weichold
A fire-retardant coating for wood made from chitosan itaconate
Progress in Organic Coatings 2024, 197, 108793 https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108793
Neue Veröffentlichung:Ansätze zum Upscaling alkalischer Gele als Partikel
Hochalkalische Hydrogele gewinnen in der Baustoffforschung zunehmend an Bedeutung. Wir konnten mehrfach zeigen, dass insbesondere kationische alkalische Hydrogele auf Basis von Diallyldimethylammoniumhydroxid (DADMAOH) effektiv zur Abdichtung wasserführender Risse oder als Kopplungsmedien für die elektrochemische Chloridextraktion eingesetzt werden können. Das Upscaling stellt eine Herausforderung dar, da sich kommerzielle kationenselektive Membranen hier als wenig effektiv erwiesen. Auf der anderen Seite können neutrale Gele und Gelpartikel leicht aus Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC) in großen Mengen und mit einer breiten Spektrum an Zusammensetzungen hergestellt werden. Hier wird gezeigt, dass diese neutralen Gelpartikel mittels inversem statischem Anionenaustausch in NaOH-Lösung in DADMAOH-Partikel mit Resthalogenidgehalten von <0,3 % überführt werden können. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der alkalischen Partikel entsprechen denen der alkalischen Gele und erfüllen alle notwendigen Anforderungen für Baustoffanwendungen, sind aber deutlich einfacher herzustellen.
T. B. Mrohs, O.Weichold
A Simple Preparation of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide Hydrogel Particles via Inverse Static Anion Exchange
Gels 2024, 10, 743. https://doi.org/10.3390/gels10110743 (open access)
17th ICPIC Konferenzbeiträge abgedruckt
Die Artikel zu den Vorträgen „Ionic Conductive Polyesters—Assessing the Risk of Corrosion in Steel-Reinforced Concrete“ von Prof. Weichold und „Alkaline Hydrogels—Multifunctional Materials for Concrete Rehabilitation“ von Tim Mrohs (s. a. Eintrag vom 19.9.2023) auf dem 17th International Congress on Polymer in Concrete (ICPIC 2023) in Warschau, Polen, sind nun im Druck erschienen.
Weichold, O. (2025). Ionic Conductive Polyesters—Assessing the Risk of Corrosion in Steel-Reinforced Concrete. In: Czarnecki, L., Garbacz, A., Wang, R., Frigione, M., Aguiar, J.B. (eds) Concrete-Polymer Composites in Circular Economy. ICPIC 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 61. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-72955-3_34
Mrohs, T., Jung, A., Weichold, O. (2025). Alkaline Hydrogels—Multifunctional Materials for Concrete Rehabilitation. In: Czarnecki, L., Garbacz, A., Wang, R., Frigione, M., Aguiar, J.B. (eds) Concrete-Polymer Composites in Circular Economy. ICPIC 2023. Springer Proceedings in Materials, vol 61. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-72955-3_37
Neue Veröffentlichung: Holzlasur aus biogenen Reststoffen
Holz ist seit Jahrtausenden ein zentrales Baumaterial des Menschen und zeichnet sich durch seine Bioverfügbarkeit, Nachhaltigkeit und Vielseitigkeit aus. Dennoch bringt die chemische Struktur von Holz einige Herausforderungen mit sich. Es ist anfällig für biologische Abbauprozesse, etwa durch Pilze, Bakterien oder Insekten, und zeigt unter UV-Bestrahlung eine Vergrauung durch den Abbau von Lignin. Um dies zu verhindern, wurde von N. Münstermann und O. Weichold eine umweltfreundliche Beschichtung auf Basis von Chitosan, einem aus Lebensmittelabfällen gewonnenen Biopolymer, entwickelt.
Die neu entwickelte Chitosanitaconat-Beschichtung ist transparent, betont die Holzmaserung und verleiht dem Holz hydrophobe Eigenschaften mit Kontaktwinkeln von über 90°. Sie schützt das Holz effektiv vor Feuchtigkeit, verhindert Vergrauung durch UV-Strahlung und reduziert Fleckenbildung, etwa durch Kaffee oder Rotwein. Dank ihrer starken Haftung und Anpassungsfähigkeit ist die Beschichtung vielseitig einsetzbar. Durch die Zugabe von Pigmenten kann die Lasur den ästhethischen Ansprüchen des modernen Innenausbau angepasst werden. Chitosanitaconat vereint Holzschutz, moderne Ästhetik und Nachhaltigkeit – ein vielseitige Lösung für umweltfreundliches Bauen.
N. Münstermann, O. Weichold
Chitosan itaconate based water- and stain-repellent coatings for wood
Progress in Organic Coatings 2024, 194, 108630 https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2024.108630
Gemeinsame Veröffentlichung:
Metallkomplexe mit Keratinliganden
In Zusammenarbeit mit der Forschergruppe um Prof. Panwad Sillapawattana von der Maejo University, Chiang Mai, Thailand, wurden Komplexe von Fe3+, Cu2+, Zn2+ und Ag+ mit Keratinliganden hergestellt und Möglichkeiten zur Anwendung im biomedizinischen Bereich untersucht. Insbesondere zeigen Keratinhydrolysate mit niedrigem Molekulargewicht eine höhere Metalladsorption. Die Gesamtergebnisse legen nahe, dass die spezifischen Eigenschaften der Komplexe, einschließlich Hitzebeständigkeit, antibakterieller Aktivität und geringer Zytotoxizität, für medizinische Textilien wünschenswert sind.
A. K. Aldred, P. Klungsupya, W. Charerntantanakul, O. Weichold, P. Sillapawattana
Preparation of Keratin‑Metal Complexes Derived from Different Treatments of Chicken Feather Waste
Waste Biomass Valor. 2024, 15, 115. https://doi.org/10.1007/s12649-023-02154-z
Neue Veröffentlichung:Beständigkeit der Vernetzer in alkalischen Hydrogelen
Im Rahmen unserer Arbeiten zu hochalkalischen Diallyldimethylammoniumhydroxid-(DADMAOH)-Hydrogelen zur Instandsetzung von mineralischen Baustoffen haben T. Mrohs und O. Weichold die Beständigkeit der vier oben gezeigten Vernetzer untersucht. Klassische Amide wie N,N′-Methylenbisacrylamid (BIS) zersetzen sich durch langsame Hydrolyse, was zur Verflüssigung der Gele führt. Überraschend schnell zersetzt sich N,N,N′,N′-Tetraallylpiperaziniumdibromid (1b) aufgrund chemischer Instabilitäten. Dagegen zeigen Hydrogele mit Tetraallylammoniumbromid (1a) oder N,N,N′,N′-Tetraallyltrimethylendipiperidindibromid (1c) selbst nach 28 Tagen bei 60 °C keine Spuren von Abbauprodukten. Dies entspricht einer Haltbarkeit von über 15 Monaten bei Raumtemperatur – ausreichend für Anwendungen wie Realkalisation oder Chloridextraktion. Diese Ergebnisse zeigen, dass solche innovativen Materialien ideal für langlebige Bauanwendungen sind.
T. B. Mrohs, O. Weichold
Hydrolytic Stability of Crosslinked, Highly Alkaline Diallyldimethylammonium Hydroxide Hydrogels
Gels 2022, 8, 669. https://doi.org/10.3390/gels8100669
Neue Veröffentlichung:
Gele als multifunktionale Instandsetzungsmaterialien
Alkalische Hydrogele auf Basis von Diallyldimethylammoniumhydroxid (DADMAOH) können 3 wichtige Funktionen von Reparaturmaterialien für gerissenen Beton erfüllen: Abdichtung des Risses, um das Austreten von Wasser zu verhindern, Re-Alkalisierung von carbonatisiertem Zementstein, was den Alkalipuffer wiederherstellt, und die Re-Passivierung der Stahlbewehrung, wodurch die Korrosion der Bewehrung verhindert wird. In einem Proof-of-Concept-Experiment wurden z. B. die Abdichtungseigenschaften des Gels erfolgreich an einem gerissenen Probekörper getestet, wobei unter einem Wasserdruck von 5 Metern über 28 Tage keine Leckage beobachtet wurde (WTA-Test W2.1-E).
A. Jung, O. Weichold
A 3-in-1 alkaline gel for the crack injection in cement-based materials with simultaneous corrosion protection and re-passivation of crack-crossing steel rebars
Construction Building Mater. 2022, 344, 128092. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128092
Neue Veröffentlichung
Neue Vernetzer für Diallylammoniumgele
N,N‚-Methylenbisacrylamid (BIS) ist ein sehr beliebter Vernetzer für die radikalische Polymerisation in Wasser. Es ist hochreaktiv, neigt aber zur alkalischen Hydrolyse und leidet unter einer geringen Löslichkeit. Diese Studie zeigt, dass BIS mit langsam polymerisierenden Systemen wie N,N-Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC), nur inhomogene Netzwerke bildet. Dies hat zur Folge, dass Gele mit sehr geringen Vernetzungsdichten, d. h. hohen Quellfähigkeiten, während des Quelltests zerfallen. Kohärente, d. h. hochvernetzte Gele sind aufgrund der Löslichkeitsgrenze nicht zugänglich. Eine vielversprechende Alternative sind multivalente Tetraallyl-Verbindungen, wie z. B. von denen Tetraallylammoniumbromid, N,N,N‚,N‚-Tetraallylpiperaziniumdibromid und N,N,N‚,N‚-Tetraallyltrimethylendipiperidindibromid. Bei diesen verläuft die Copolymerisation mit DADMAC im Gegensatz zu BIS statistisch. Die Gelierung mit den neuen Tetraallyl-Vernetzern verläuft jedoch viel langsamer als bei BIS und folgt der Reihenfolge TAPB < TAMPB < TAAB, aber die Unterschiede werden mit zunehmendem mit zunehmendem Gehalt deutlich geringer. Bei niedrigen Gehalten ermöglichen alle drei die Herstellung von Gelen mit hohen Quellfähigkeiten von bis zu 360 g/g.
T. B. Mrohs, O.Weichold
Multivalent Allylammonium-Based Cross-Linkers for the Synthesis of Homogeneous, Highly Swelling Diallyldimethylammonium Chloride Hydrogels
Gels 2022, 8, 100. https://doi.org/10.3390/gels8020100
Außenwirkung
Die Veröffentlichung „Alkaline hydrogels as ion-conducting coupling material for electrochemical chloride extraction“ von A. Jung, A. Faulhaber und O. Weichold im Journal Materials and Corrosion ist einer der am häufigsten heruntergeladenen Artikel im Jahr 2021. Mehr
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