Klimaneutrale Bioökonomie: Forscher entwickeln Erdöl-Ersatz aus Baumrinde
Ein Erdöl-Ersatz aus nachwachsenden Rohstoffen: Dieses Ziel verfolgt ein Team des BFH-Instituts für Werkstoffe und Holztechnologie IWH. Eine Pilotanlage gewinnt aus Fichtenrinde Extrakte, die erdölbasierte Stoffe ersetzen könnten. Unter anderem im Baustoffbereich.
Ein Video erklärt den Prozess der Pilotanlage in Biel. (Video: Berner Fachhochschule)
Die Bioökonomie gewinnt im Hinblick auf den Klimawandel immer
mehr an Bedeutung. Im Grunde wird hierbei das Ziel nach einer Marktwirtschaft
verfolgt, in der fossile Ressourcen wie Erdöl durch verschiedene nachwachsende
und somit nachhaltige Rohstoffe ersetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist Holz, oder auch der Reststoff, der aus dessen Produktion resultiert: Die Baumrinde.
Laut Ingo Mayer bietet sich hier ein riesiges Potenzial, wie der Professor
für Holzchemie und Materialemissionen der BFH an einer Medienkonferenz von
Donnerstag erklärte. Denn aus dem natürlichen Rohstoff lassen sich nützliche
Inhaltsstoffe extrahieren, die unter anderem als Ausgangsstoffe oder Additive für den Baustoffbereich genutzt werden können. Dies neuerdings mittels einer speziellen
Pilotextraktionsanlage, die sich am Standort des Departements Architektur, Holz
und Bau der BFH in Biel befindet.
Dämmstoffe mit hohem Brandwiderstand
Gemeinsam mit dem Wirtschaftspartner Schilliger Holz AG
realisiert und durch den Aktionsplan Holz vom Bundesamt für Umwelt mitfinanziert,
markiert die Anlage laut BFH einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einer
neuen Wertschöpfungskette für die Schweizer Forst- und Holzwirtschaft. So soll
diese die Überführung in die industrielle Umsetzung vorbereiten und
gleichzeitig Extrakte für die weitere Produktentwicklung erzeugen.
Die Anwendungen der gewonnenen Inhaltsstoffe sind vielseitig. «Aus heimischen Holzrinden lassen sich etwa emissionsarme Klebstoffe für den Holzwerkstoffbereich oder Harze für faserverstärkte Komposite mit hohem Brandwiderstand herstellen», erklärt Mayer. Die Extrakte könnten aber auch für Dämmstoffe mit hohem Brandwiderstand oder als Ersatz von Bioziden in Farben und Lacken genutzt werden. Durch die hohe Bioaktivität sind zudem auch Zusatzstoffe im Tierfutterbereich möglich.
Quelle: BFH
Im Prozess wird in einem ersten Schritt zerkleinerte Baumrinde in ein Extraktionsgefäss gefüllt. Danach wird diesem bis zu 90 Grad heisses Wasser zugeführt, welches der forstlichen Biomasse Pflanzenstoffe entzieht.
Quelle: BFH
Der Extraktionsflüssigkeit wird danach in einem Verdampfer schonend Wasser entzogen. Dadurch behalten die sekundären Pflanzenstoffe ihre chemische Struktur und Eigenschaften.
Quelle: BFH
Ingo Mayer in der Pilotextraktionsanlage: Die Baumrinde kann nach dem Extraktionsprozess wiederverwendet werden, da ausser Wasser keine Rückstände zurückbleiben.
Rinde kann nach Prozess weiterverwendet werden
Die Anlage kann pro Tag bis zu 50 Kilogramm forstliche Biomasse zu hochkonzentrierten Extrakten verarbeiten. Im Prozess wird die zerkleinerte Rinde zuerst in ein Extraktionsgefäss gefüllt. Danach wird diesem bis zu 90 Grad heisses Wasser zugeführt, das als Lösemittel dient. Bei mehreren Durchgängen werden der Baumrinde hierbei Pflanzenstoffe entzogen, die sich in einer bräunlich gefärbten Flüssigkeit sammeln.
Die aus Rindenpartikel bestehende Biomasse kann nach diesem Extraktionsprozess weiterverwendet werden, da ausser Wasser keinerlei Rückstände zurückbleiben, wie Ingo Mayer ausführt. Der bräunlichen Extraktionsflüssigkeit wird hingegen in einem Verdampfer unter Vakuum schonend Wasser entzogen. Dadurch behalten die sekundären Pflanzenstoffe laut dem Forscher ihre chemische Struktur und Eigenschaften.
Am Ende dieses Prozesses entsteht ein dickflüssiges Konzentrat, in dem die Inhaltsstoffe in hoher Konzentration vorliegen. Dieses lässt sich wiederum trocknen und zu einem pulverförmigen Extrakt verarbeiten. Die so gewonnenen Stoffe sind laut Mayer reich an Tannin und lassen sich deshalb als nachwachsende Rohstoffgrundlage für viele Anwendungen einsetzen.
Quelle: BFH
Am Ende dieses Prozesses entsteht ein dickflüssiges Konzentrat, in dem der extrahierte Inhaltsstoff Tannin in hoher Konzentration vorliegt. Das Konzentrat lässt sich auch trocknen und zu einem pulverförmigen Extrakt verarbeiten.
International einzigartige Anlageinfrastruktur
Mit der Pilotanlage in Biel ist laut BFH nun erstmals eine international einzigartige Anlageinfrastruktur für die Verarbeitung von Biomasse zu stofflich nutzbaren Produkten entstanden. Das IWH kann ausserdem im analytischen Labor eine chemische Charakterisierung der gewonnenen Pflanzenstoffe durchführen und damit Aussagen zu Zusammensetzung, Anwendungseigenschaften und zum Lagerverhalten der gewonnenen Produkte treffen.
Damit lassen sich in Zukunft neue Anwendungen für pflanzliche Inhaltsstoffe erschliessen. Ziel der Anlage ist es laut Mayer, über ein Jahr lang Daten für den späteren Industrieprozess zu sammeln und die Extraktionsprozesse zu überprüfen. Die Forschenden wollen nun gemeinsam mit Wirtschaftspartnern marktfähige und nachhaltige Produkte im Sinne einer nachhaltigen Schweizer Bioökonomie entwickeln.
Weitere Informationen: www.bfh.ch
