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24.07.2020

Süße Grundlage für neue Materialien

Abfälle aus der Zuckerproduktion als Rohstoffbasis

Bei mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) kann durch die Zugabe von Rübenpellets der Klebstoffanteil gesenkt werden (© Fraunhofer WKI/Manuela Lingnau)

Bei mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) kann durch die Zugabe von Rübenpellets der Klebstoffanteil gesenkt werden (© Fraunhofer WKI/Manuela Lingnau)

Bei der deutschen Zuckerproduktion fallen Zuckerrübenschnitzel in großen Mengen als Nebenprodukt an. Kann man daraus Verbundwerkstoffe herstellen? Diese Frage prüften die Fraunhofer Institute WKI und UMSICHT in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Partnern aus der Industrie und Landwirtschaft. Sie fanden heraus, dass Rübenschnitzel beispielsweise für leicht abbaubare Mulchfolien oder mitteldichte und hochdichte Holzfaserplatten mit reduziertem Klebstoffanteil verwendet werden können.

Abfälle als Rohstoff

Die Forschenden verfolgten im Projekt das Ziel, Rübenschnitzel in höherwertige Anwendungen jenseits des Energie- und Futtermittelmarkts zu bringen. Während der Rübenernte und Verarbeitung fallen allein bei den großen deutschen Zuckerherstellern Rübenschnitzel im siebenstelligen Tonnenbereich an. Diese sogenannten Pressschnitzel werden derzeit regional als Milchviehfutter oder Biogassubstrat vermarktet.

Rübenschnitzel können energie- und ressourceneffizient hergestellt werden, da in Zuckerfabriken Kraft-Wärme-Kopplung zur Energieerzeugung eingesetzt und Abwärme sehr effizient als Energiequelle genutzt wird. Zuckerrübenschnitzel haben allerdings eine andere Zusammensetzung als gängige Pflanzenfasern oder Agrarprodukte wie Holz: Cellulose, Hemicellulose und Pektine sind in ähnlichen Anteilen vertreten, Lignin hingegen nur in geringer Menge. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer WKI standen also vor der Herausforderung, eine neue Verfahrensführung in der Verarbeitung zu erproben.

Holzfaserplatten mit reduziertem Klebstoffanteil

„Wir haben Versuche am Refiner durchgeführt, in denen die optimalen Aufschlussbedingungen für die Rübenschnitzel ermittelt wurden. Da der Refiner sonst für den Holzaufschluss genutzt wird, war das Neuland für uns", erklärt der Projektleiter am Fraunhofer WKI, Dr. Arne Schirp. Es gelang den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mitteldichte und hochdichte Holzfaserplatten (MDF und HDF) herzustellen, mit einem Mischungsverhältnis von 15 % Rübenpellets, 85 % Fichtenhackschnitzeln und mit einem Klebstoff. Aufgrund der Klebkraft des Rübenschnitzelanteils konnte Klebstoff eingespart und außerdem Holz ersetzt werden.

Rübenschnitzel in Kunststoffanwendungen

Gemeinsam mit dem Team von Dr. Rodion Kopitzky vom Fraunhofer UMSICHT entwickelten die Forschenden Mulchfolien mit Rübenschnitzel-Anteil im Blasfolien- und Pressverfahren. Mulchfolien können beispielsweise für Spargelfelder verwendet werden. Durch die Zusammenstellung der Materialien ergibt sich eine natürliche Abbaubarkeit, die im Freiland-Einsatz Vorteile hat. „Wir haben herausgefunden, dass die Zugabe von Rübenpartikeln den Abbau von PLA zu beschleunigen scheint. Es wäre spannend diesen Effekt weiter zu untersuchen", so Sengül Tolga vom Fraunhofer UMSICHT. Schirp ergänzt: „Vielversprechend wäre es, Verbundwerkstoffe mit Rübenpartikeln gezielt im Hinblick auf ihre Abbaubarkeit zu gestalten – etwa für Baumschutzhüllen oder Bewuchsmatten."

Das Projekt wurde gefördert vom Land Nordrhein-Westfalen mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 »Investitionen in Wachstum und Beschäftigung« über den Projektträger Jülich.

Weiterführende Information
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    Kunststoffe 10/2016, Seite 215 - 219

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