Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?
Im Rahmen der Kristallzuckerherstellung werden Zuckerrüben (links) gehäckselt (Mitte) und extrahiert. Als Nebenprodukt dieses Prozesses fallen Zuckerrübenschnitzel (rechts) an. © Foto Pfeifer und Langen/CC BY-SA 3.0
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.
Die begrenzte Vermarktbarkeit führt dazu, dass ein Teil der Pressschnitzel, getrocknet und zu Pellets gepresst, als lagerfähiges Futtermittel verkauft wird. Die produzierten Mengen werden europaweit jedoch weiter steigen, zudem übt das Auslaufen der Zuckermarktverordnung in 2017 Handlungsdruck aus, neue Wertschöpfungsmöglichkeiten zu erschließen.
Die Verwendung der Rübenschnitzel in höherwertigen Anwendungen jenseits des Energie- und Futtermittelmarktes liefert einen Beitrag zur Bioökonomiestrategie des Bundes, stärkt regionale Märkte und spart gleichzeitig fossile Rohstoffe ein.
Im Projekt »Werkstoffentwicklung auf Basis von Rübenschnitzeln für marktrelevante Anwendungen« (WeRümA) entwickeln die beiden Fraunhofer-Institute UMSICHT und WKI gemeinsam mit Partnern aus Landwirtschaft und Industrie Produktionskonzepte und Applikationen, bei denen Zuckerrübenschnitzel in Verbundwerkstoffen eingesetzt werden können.
Höherwertige Anwendungen
Generell stellt sich die Frage, welche biogenen Rohstoffe nachhaltig für eine stoffliche Verwertung in NRW, Deutschland und Europa zur Verfügung stehen. 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. Daraus resultiert eine veränderte Verfahrensführung zur Verarbeitung.
Produktionskonzepte und Applikationen
Auf Basis von Kooperationen mit mehreren regionalen Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette – vom Rohstoff bis zu den Endprodukten – sollen im Verbundprojekt technische und ökonomische Fragestellungen zur Machbarkeit beantwortet werden. Hierzu zählen Verfahrenstechnik, Rezepturentwicklung und Prüfung der hergestellten Verbundwerkstoffe.
Die Fraunhofer-Forscher arbeiten an der Konditionierung der Rübenschnitzel mittels thermomechanischer Verfahren. Unter anderem befassen sie sich mit der Anwendung des im Holzbereich genutzten Refiners und der Verarbeitung in Verbundwerkstoffen.
Fraunhofer UMSICHT prüft die Möglichkeit, Rübenschnitzel in Kunststofffolien zu nutzen, wobei die Konditionierung der Rübenschnitzel für die Anwendbarkeit im Mikrometerbereich – Folien sind häufig nur 20 µm dick – eine Herausforderung darstellt. Eine denkbare Anwendung dafür wären beispielsweise Mulchfolien für die Landwirtschaft. Am Fraunhofer WKI erforschen die Experten den Einsatz von Rübenschnitzeln in so genannten Wood-Polymer Composites.
Die Projektpartner entlang der Wertschöpfungskette
Rüben: Pfeifer & Langen GmbH & Co. KG, Landwirtschaftlicher Betrieb Koch*
Rohstoffkonditionierung: Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH, Fraunhofer WKI, Harold-Scholz & Co GmbH*
Halbzeug: Kunststoff-Institut Lüdenscheid, Fraunhofer UMSICHT, Entex Rust & Mitschke GmbH, FKuR Kunststoff GmbH, BYK-Chemie GmbH*
Endprodukt: SWOBODA engineering GmbH, nova-Institut für politische und ökologische Innovation GmbH
*Assoziierte Partner
Förderhinweis
Das Projekt »WeRümA« wird 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«.
Projektträger: LeitmarktAgentur.NRW • Projektträger Jülich.
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Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.
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