Zur Papiererzeugung werden verstaerkt auch natuerliche Produkte, z.B. Staerken, eingesetzt. Natuerliche Staerken sind biologisch gut abbaubar, ueber das Abbauverhalten kationischer Staerken und deren Einfluss auf die aerobe biologische Abwasserbehandlung war bisher nur wenig bekannt. Zielstellung: Charakterisierung der biologischen Abbaubarkeit von nativen und modifizierten Staerken (bzw. Mehlen) nach verschiedenen Methoden (Charakterisierung durch analytische Parameter, Abbau in Versuchssystemen und manometrischen Abbautests). Es zeigte sich, dass durch chemische Modifizierung das Abbauverhalten geringfuegig verschlechtert wird. Unter optimalen Betriebsbedingungen ist in aeroben biologischen Anlagen mit adaptiertem Belebtschlamm jedoch nicht mit einer Beeintraechtigung der Reinigungsleistung zu rechnen.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der heterogenen Kationisierung von Cellulosefasern und deren Eignung als umweltfreundlichem Papierhilfsmittel. Verschiedene Tatbestaende in der Papierindustrie, wie z.B. die Umweltproblematik, steigende Papiermaschinengeschwindigkeiten, Stoerstoffbelastung der Betriebswaesser, niedrigere Flaechengewichte etc. fuehrten schon zu Beginn der achziger Jahre zu Ueberlegungen, chemisch modifizierte, kationische Zellstoffe als Papierhilfsmittel zur Erhoehung der Fuellstoff- und Staerkeretention einzusetzen, da sie unter bestimmten Bedingungen effektiver sind. Um einen Einsatz kationischer Zellstoffe bei der Papierherstellung rentabel zu gestalten, muss die Kationisierungsreaktion optimiert werden, indem z.B. eine Reaktion der Kationisierungsreagenzien im Inneren der Faser weitgehend vermieden, der Umsatz an der Faseroberflaeche jedoch moeglichst hoch gestaltet wird. Dies wurde durch Verwendung bestimmter Katalysatoren und neuer Reaktionsmethoden versucht. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Kationisierung in den Bleichprozess eingebunden werden kann, um so einen zusaetzlichen technologischen Schritt zu vermeiden. Mit einer von drei Kationisierungsmethoden konnten hohe Oberflaechenselektivitaeten erreicht werden. Die Kationisierung von Zellstoffasern kann zu erheblichen Einsparungen von Mahlenergie fuehren, da waehrend der Reaktion eine chemische Mahlung stattfindet. Mechanische Festigkeiten von Papier koennen mit Hilfe kationischer Zellstoffe erhoeht werden. Kationische Zellstoffe adsorbieren Stoerstoffe z.T. besser als handelsuebliche Stoerstoffaenger und koennten diese somit effektiv aus dem Kreislaufwasser einer Papierfabrik entfernen. Die sog. Verhornungsneigung von Zellstoffen wird durch die Kationisierung vermindert, was zu verbesserter Recyclierbarkeit kationischer Zellstoffe fuehren koennte.