Rübenschnitzel für neue Werkstoffe

Pressemitteilung / 22. Juli 2020

Lassen sich Zuckerrübenschnitzel auch für Verbundwerkstoffe verwenden, statt sie als Futter- oder Heizmittel einzusetzen? Diese Frage prüften die Fraunhofer-Institute UMSICHT und WKI in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Partnern aus der Industrie und Landwirtschaft. Sie fanden heraus, dass Rübenschnitzel beispielsweise für leichter abbaubare Mulchfolien, als funktionaler Füllstoff in Biokunststoffen oder in mitteldichten und hochdichten Holzfaserplatten mit reduziertem Klebstoffanteil verwendet werden können.

© Fraunhofer UMSICHT/Rodion Kopitzky
Mögliche Anwendungsgebiete der neuen Verbundwerkstoffe auf Basis von Zuckerrübenschnitzel sind Baumschutzhüllen zur Waldpflege...
© Fraunhofer UMSICHT/Rodion Kopitzky
...Pflanzbecher.....
© Fraunhofer UMSICHT/Rodion Kopitzky
...oder Tiefziehschalen.

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 so genannten 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 von gängigen Pflanzenfasern oder Agrarprodukten wie Stärke und Holz abweichende Zusammensetzung: Cellulose, Hemicellulose und Pektine sind in ähnlichen Anteilen vertreten, Lignin hingegen nur in geringer Menge. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der beiden Fraunhofer-Institute UMSICHT und WKI standen also vor der Herausforderung, die daraus resultierenden Veränderungen der Verfahrensführung in der Verarbeitung zu ermitteln und das Eigenschaftsprofil neuer Rezepturen im Kunststoff- und Holzbereich zu bestimmen.

Neue Rezepturen für Mulchfolien, Baumschutzhüllen oder Pflanzbecher

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer UMSICHT entwickelten Rezepturen aus grob- bis feinstvermahlenen Zuckerrübenschnitzel und biobasierten Kunststoffen für unterschiedliche Anwendungsfelder wie zum Beispiel Blasfolien, Flachfolien, Tiefziehfolien oder Spritzgussartikel. Hieraus können beispielsweise Mulchfolien für die Landwirtschaft, Baumschutzhüllen zur Waldpflege oder Pflanzbecher für den Gartenbau erzeugt 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 biologischen Abbau der Mulchfolien zu beschleunigen scheint und die Spritzguss-Demonstratoren interessante Quellungseigenschaften aufweisen. Es wäre spannend, diese Effekte weiter zu untersuchen, da die Steuerung der Abbaubarkeit von Kunststoffen in der Umwelt zurzeit noch nicht befriedigend gelöst ist«, erläutern Sengül Tolga und Rodion Kopitzky von Fraunhofer UMSICHT. Ähnliche Erfahrungen machten die Wissenschaftler und Wissenschaftler des Fraunhofer WKI mit hochgefüllten Pressplatten aus Zuckerrübenschnitzel und Polymilchsäure, die bei hohen Füllgraden eine schnelle Desintegration des Werkstückes in der Umwelt aufweisen.

Außerdem entwickelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer WKI in Kooperation mit dem Fraunhofer UMSICHT neue Holzfaserwerkstoffe. »Wir haben Versuche am Refiner durchgeführt, in denen die optimalen Aufschluss-bedingungen für die Rübenschnitzel ermittelt wurden. Da der Refiner sonst für den Holzaufschluss genutzt wird, war das Neuland für uns«, so Projektleiter Dr. Arne Schirp vom Fraunhofer WKI.. Es gelang den Forschenden, mitteldichte und hochdichte Holzfaserplatten (MDF und HDF), mit einem Mischungsverhältnis von 15 Prozent Rübenpellets, 85 Prozent Fichtenhackschnitzeln und mit reduziertem Klebstoffgehalt herzustellen. Aufgrund der Klebkraft der Rübenpartikel konnten durch diese Zusammenstellung Holz und Klebstoffe eingespart werden.

Zum Hintergrund

Nachhaltigkeit durch Nutzung nachwachsender Rohstoffe steht seit über 25 Jahren im Fokus des Fraunhofer UMSICHT. Das Institut mit Standorten in Oberhausen, Willich und Sulzbach-Rosenberg befasst sich mit den unterschiedlichen Aspekten der Rohstoff- und Energiewende. Die Abteilung Zirkuläre und biobasierte Kunststoffe beschäftigt sich seit 20 Jahren mit der Entwicklung von biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen, die durch Auslizensierung im Markt in zahlreichen Produkten vertreten sind.

Förderhinweis

Das Projekt wurde gefördert mit einer Zuwendung des Landes Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 »Investitionen in Wachstum und Beschäftigung« über den Projektträger Jülich.