22.03.2024
Aus Brauereiabfall wird ein Verpackungsmaterial
Empa-Forschende haben aus Biertreber Nanocellulose gewonnen und diese zu einem Aerogel verarbeitet. Der Werkstoff könnte in Lebensmittelverpackungen zum Einsatz kommen.
Prozessschritte: Vom Getreiderest zum Aerogel.
Quelle: Empa
Die typische luftige Struktur von Aerogel (unter dem Elektronenmikroskop, koloriert).
Quelle: Empa
Dank seiner porösen Struktur ist das entstandene Aerogel leicht und verfügt über hohe Wärmeisolation.
Quelle: Empa
Wo Bier gebraut wird, fällt verbrauchtes Malz an, und zwar in grossen Mengen. Dieser sogenannte Biertreber endete bislang meist als Futtermittel. Inzwischen machen findige Unternehmen aus dem protein- und faserstoffreichen Biertreber Fleischersatzprodukte. In Biertreber steckt aber noch mehr drin. Das haben Forschende des Empa-Labors «Cellulose and Wood Materials» unter Leitung von Gustav Nyström herausgefunden.
Sie haben ein Verfahren entwickelt, um aus Biertreber hochwertige Nanocellulose herzustellen – einen vielseitigen biologisch abbaubaren Rohstoff, der sich beispielsweise zu Verpackungen oder faserverstärkten Kunststoffen verarbeiten lässt, wie die Eidgenössische Materialprüfungsanstalt (Empa) in einer Mitteilung schreibt.
Günstiger als Holz
Bislang werden mikro- und nanofibrillierte Celluloseprodukte aus Holz gewonnen. Holz lasse sich allerdings anderswo sinnvoller einsetzen, sagt Gustav Nyström. «Holz bindet CO2 aus der Atmosphäre sehr gut, wächst aber nur langsam. Daher eignet es sich viel besser für langlebige Anwendungen, etwa im Bau oder zur Herstellung von Möbeln.» Verglichen mit Rückständen aus der Agrarindustrie sei Holz zudem eine kostspielige Quelle für Cellulose.
Der von den Forschenden verwendete Biertreber stammt von der Pentabier-Brauerei in Dübendorf. Daraus lösten sie die Nanozellulose-Fasern heraus und verarbeiteten sie durch Gefriertrocknung zu einem Aerogel. Dieses «luftige» Material enthält sehr viele Poren, wodurch es ausgezeichnete Wärmeisolationseigenschaften aufweist, wie die Empa betont. Auf Nanocellulose basierende Aerogele stammen zudem aus erneuerbaren Quellen und sind biologisch abbaubar. Das Ziel ist es, sie für Verpackungen einzusetzen, insbesondere von temperaturempfindlichen Lebensmitteln wie Fleisch.
In ihren Versuchen variierten die Forschenden die einzelnen Vorbehandlungs- und Herstellungsschritte und testeten deren Auswirkungen auf das Endprodukt. So verbessert sich etwa die Qualität der gewonnenen Nanocellulose-Fasern durch Bleichen und Oxidation des Ausgangsmaterials. Mittels unterschiedlichen Gefrierverfahren lässt sich die Grösse und Ausrichtung der Poren im Aerogel steuern, was wiederum dessen isolierende und mechanische Eigenschaften beeinflusst.
Weitere Abfallprodukte im Fokus
«Mit unserem Verfahren können wir aus einem sehr günstig und in grossen Mengen verfügbaren Abfallprodukt, das heute grösstenteils verschwendet wird, hochwertige Materialien gewinnen», erklärt Empa-Forscher Gilberto Siqueira. Man habe versucht, den Prozess möglichst einfach zu halten. Denn das Produkt soll möglichst einfach und günstig in der Herstellung sein. In weiteren Forschungsprojekten untersuchen die Wissenschaftler nun weitere Abfallprodukte aus der Lebensmittelindustrie und der Forstwirtschaft.
Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in der Zeitschrift «ACS Sustainable Chemistry & Engineering».
