Forscher gewinnen Plastik-Rohstoff aus Salatabfällen

Nylonstrümpfe und Plastikflaschen aus Chicorée

Salatabfälle statt Erdöl: Aus den Strünken des Chicorée gewinnen Forscher in Hohenheim einen Rohstoff für Bio-Kunststoff. Das aus den Salatabfällen erzeugte Hydroxymethylfurfural (HMF) lässt sich zu Nylonstrümpfen, Plastikflaschen und weiteren Plastikprodukten verarbeiten

Chicoree

Die Chicorée-Wurzelrübe liefert einen Rohstoff für Nylonstrümpfe und Plastikflaschen (Foto: Universität Hohenheim)

Rund 800.000 Tonnen an Chicorée-Wurzelrüben fallen jährlich europaweit bei der Produktion von Chicorée-Salat als Abfallprodukt an. Diese Strünke werden bisher nach der Ernte des Chicorée-Salats auf der Kompostierungsanlage oder in der Biogasanlage entsorgt. Viel zu schade, so die Ansicht zweier Forscherinnen der Universität Hohenheim. Denn aus diesen Wurzelrüben lässt sich Hydroxymethylfurfural (HMF) gewinnen, einer der Basisstoffe in der Kunststoffindustrie von morgen.

"Die Wurzelrübe macht rund 30 Prozent der Pflanze aus", erklärt Agrarbiologin Judit Pfenning. "Die eingelagerten Reservekohlenhydrate werden für die Bildung der Salatknospen nicht vollständig aufgebraucht, so dass wertvolle Reservestoffe verbleiben. Die Wurzelrüben können jedoch nur einmal für die Chicorée-Treiberei genutzt werden, fallen nach der Knospenernte als Abfallstoff an und müssen entsorgt werden."

Von der Wurzel zum Chemie-Rohstoff

Wie wertvoll diese Wurzelrübe tatsächlich ist, zeigt Pfennings Kollegin Andrea Kruse wenige Schritte entfernt in einem Labor des Instituts für Agrartechnik. Im Hintergrund stehen Bleistift-große Rohrreaktoren aus Edelstahl, die mit Häckseln der Chicorée-Wurzelrübe und Wasser befüllt werden.
Die ultrastabilen Druckbehälter werden mit verdünnter Säure versetzt und bis zu 200 Grad erhitzt. Das wässrige Produkt wird anschließend in weiteren Schritten aufbereitet, die der Geheimhaltung unterliegen.

Am Ende erhält ihr wissenschaftlicher Mitarbeiter Dominik Wüst ein gelb bis braun gefärbtes kristallines Pulver: ungereinigtes Hydroxymethylfurfural (HMF). Es ist eine von zwölf Basischemikalien, die zukünftig in der Kunststoffindustrie verwendet werden. Es dient als Ausgangsstoff für Nylon, Perlon, Polyester oder Kunststoffflaschen – sogenannten PEF-Flaschen im Gegensatz zu den PET-Flaschen. Der Wert der Chemikalie im Großhandel liegt aktuell bei 2.000 Euro das Kilo.

Bessere Qualität als das Erdöl-Produkt

Bisher wird Hydroxymethylfurfural aus Erdöl gewonnen. Doch um nachhaltigere Kunststoffe zu produzieren, suchen Forscher schon seit geraumer Zeit nach biologischen Ersatzstoffen. In einem früheren Forschungsprojekt gelang es Kruse bereits, HMF aus Fruchtzucker zu gewinnen. Doch das ist nicht unbedingt optimal: "Fructose ist essbar. Es gibt bessere Verwendungszwecke als HMF daraus zu gewinnen", so die Forscherin. Anders die Chicorée-Wurzelrübe. "Sie ist bislang nur ein Abfallprodukt", sagt Kruse.

Aber das ist noch nicht alles. Denn HMF aus Chicorée hat noch weitere Vorteile: "Sie produziert auch eine höherwertige Chemikalie als das Äquivalent aus Erdöl", erläutert Kruse. Dadurch könnten PEF-Flaschen aus Chicorée-HMF beispielsweise dünner gezogen werden, als solche aus Erdöl-PET. Das spart Transportkosten und verbessert die Umweltbilanz noch weiter.

Sinnvoller und lohnender als Biogas

Zwar wird ein Teil der überschüssigen Chicorée-Wurzelrüben heute bereits verwendet, um daraus Biogas zu erzeugen – ist also durchaus nützlich. Doch nach Ansicht der Forscherinnen ist diese Verwendung der Gewinnung des HMF ökonomisch gesehen unterlegen: "Aus rund 220.000 Wurzelrüben pro Hektar können theoretisch 8,14 Tonnen Inulin gewonnen werden. Das kann nach aktuellem Forschungsstand zu 2,87 Tonnen HMF umgewandelt werden", erklärt Kruse. "Über den Verkauf dieser Menge können ca. 5,74 Millionen Euro erzielt werden. Strom aus Biogas dieser Menge Wurzelrüben würde nach EEG jedoch nur rund 21.000 Euro generieren."

Noch müssen die Forscherinnen aber eine Herausforderung für ihren neuen Rohstoff lösen: Wie lassen sich die Wurzelrüben lagern, ohne dass sie an Qualität verlieren? Denn die Chicorée-Produktion ist Saisongeschäft. Die Zulieferer der chemischen Industrie wünschen sich aber eine gleichbleibende Lieferung, um ihre Anlagen kontinuierlich auszulasten. "Nur wenn wir es schaffen, eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, ist die Wurzel für die Industrie interessant", sagt Kruse.

Doch die Voraussetzungen, diese Qualität zu halten, sind gut, wie ihre Kollegin Pfenning erklärt: "Auch der Verbraucher, der Chicorée essen will, stellt hohe und einheitliche Qualitätsansprüche an die Chicorée-Salatknospen. Deshalb gelangen nur vergleichsweise einheitliche, höherwertige Wurzelrüben vom Acker in die kommerzielle Treiberei."

Quelle: Universität Hohenheim

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