Biomaterial Biobasiertes Material aus Brauereiabfällen gewinnen

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EMPA Eidgenössische Material- Prüfungs-und Forschungsanstalt

Fsas Technologies GmbH

Empa-Forschende haben aus einem Abfallprodukt des Bierbrauens Nanocellulose gewonnen und diese zu einem Aerogel verarbeitet. Der biobasierte Werkstoff könnte in Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden.

Beim Bierbrauen wird ein Gemisch aus Malz und Wasser über mehrere Stunden gerührt und schonend erhitzt. Die Flüssigkeit, die dabei entsteht, heißt Würze und wird in weiteren Prozessschritten zu Bier. Das beim Prozess verbrauchte Malz – der sogenannte Biertreber – endet meistens als Futtermittel oder auf dem Komposthaufen. Da steckt mehr drin, finden Forschende aus dem Empa-Labor „Cellulose and Wood Materials“ unter der Leitung von Gustav Nyström. Sie haben nun ein Verfahren entwickelt, um aus dem Brauereiabfall hochwertige Nanocellulose herzustellen. Nanocellulose gilt als ein vielseitig biologisch abbaubarer Rohstoff, der sich beispielsweise zu Verpackungen oder faserverstärkten Kunststoffen verarbeiten lässt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden nun in der Zeitschrift „ACS Sustainable Chemistry & Engineering“.

Celluloseprodukte stammen bisher aus Holzstoff

Zurzeit werden mikro- und nanofibrillierte Celluloseprodukte aus Holzstoff gewonnen. Holz lässt sich allerdings anderswo sinnvoller einsetzen. „Holz bindet CO₂ aus der Atmosphäre sehr gut, wächst aber nur langsam“, erklärt Nyström. „Daher eignet es sich viel besser für langlebige Anwendungen, etwa im Bau oder zur Herstellung von Möbeln.“

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Die Forschenden haben nun ein Verfahren entwickelt, in dessen Mittelpunkt ein sehr günstig und in großen Mengen verfügbares Abfallprodukt steht: Biertreber. „Davon profitieren auch kleine Unternehmen, die so das Maximum aus den Rohstoffen herausholen können, die sie bereits verwenden“, ergänzt Empa-Forscher Gilberto Siqueira, Co-Autor des Papers.

Von einem solchen kleinen Unternehmen, der Pentabier-Brauerei in Dübendorf, stammte auch der Treber, den die Forschenden für ihr Experiment verwendeten. Daraus lösten sie die Nanozellulose-Fasern heraus und verarbeiteten sie durch Gefriertrocknung zu einem Aerogel. Dieses luftige Material enthält sehr viele Poren, wodurch es gute Wärmeisolationseigenschaften aufweist.

Aerogele können aus unterschiedlichen Stoffen hergestellt werden – besonders bekannt sind Silicat-Aerogele, die im Bau zum Einsatz kommen. Auf Nanocellulose basierende Aerogele haben zusätzliche Vorteile: Sie stammen aus erneuerbaren Quellen und sind biologisch abbaubar. Das Ziel ist es, sie für Verpackungen einzusetzen, insbesondere von temperaturempfindlichen Lebensmitteln wie Fleisch.

Unterschiedliche Gefrierverfahren beeinflussen isolierende und mechanische Eigenschaften

Um das Potenzial der Nanocellulose aus Biertreber genauer auszuloten, variierten die Forschenden die einzelnen Vorbehandlungs- und Herstellungsschritte und testeten deren Auswirkungen auf das Endprodukt. Durch Bleichen und Oxidation des Ausgangsmaterials konnte die Qualität der gewonnenen Nanocellulose-Fasern verbessert werden. Mittels unterschiedlichen Gefrierverfahren lässt sich die Größe und Ausrichtung der Poren im Aerogel steuern, was wiederum dessen isolierende und mechanische Eigenschaften beeinflusst.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal konstruktionspraxis erschienen.

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