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Nylonstrümpfe aus Chicorée-Abfällen

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Ob Strumpf oder Plastikflasche - Wissenschaftler der Universität Hohenheim ebnen den Weg für Qualitätsprodukte aus Chicorée-Abfällen Quelle: Universität Hohenheim

11.02.2016  - 

Vom Chicorée sind vor allem die weiß-gelblichen Knospen bekannt, die wegen ihres leicht herben Geschmacks als Salat begehrt sind. Der verborgene Teil der Pflanze – die Wurzelrübe – landete bisher jedoch überwiegend auf dem Komposthaufen. Forschern der Universität Hohenheim ist es nun gelungen aus den Abfallresten des Chicorée eine der wichtigsten Basischemikalien der Kunststoffindustrie zu gewinnen: den Ausgangsstoff Hydroxymethylfurfural (HMF), der zur Herstellung von Plastikflaschen, Nylon oder Polyester verwendet wird. Das Besondere: Die neue biobasierte Chemikalie aus der Chicoreé-Rübe ist sogar qualitativ hochwertiger als ihr erdölbasiertes Pendant und als Abfallstoff kein Konkurrent der Lebensmittelindustrie.

Der Verbraucher kennt Chicorée vor allem als Salat. Die in der Erde verborgene Wurzelrübe, welche die weiß-gelblichen Knospen hervor bringt, wurde bisher wenig beachtet. Dieser Teil der Pflanze landet überwiegend als Abfall in der Kompostieranlage. Nur ein Bruchteil wird genutzt, um daraus Biogas herzustellen. Der Grund: Um aus dem Biogas effizient Strom zu erzeugen, ist die Ausbeute zu gering. Jetzt haben Forscher der Universität Hohenheim die Chicorée-Wurzel als natürliche Ressource zur Herstellung einer der wichtigsten Basischemikalien der chemischen Industrie entdeckt. „Die Wurzelrübe macht ca. 30 Prozent der Pflanze aus. Die eingelagerten Reservekohlenhydrate werden für die Bildung der Salatknospen nicht vollständig aufgebraucht, sodass wertvolle Reservestoffe verbleiben“, erklärt die Agrarbiologin Judith Pfenning. Chicorée ist eine zweijährige Pflanze. Nach mehreren Monaten auf dem Acker werden die Wurzelrüben in sogenannte Wasser-Treibereien gebracht. Dort treiben die Blattknospen aus - nur auf sie haben es die Salatbauern abgesehen.

Bio-HMF hochwertiger als Erdöl-Chemikalie

Gemeinsam mit Chemikerin Andrea Kruse gelang der Pflanzenforscherin, aus der Wurzelrübe den für die Kunststoffindustrie wichtigen Ausgangsstoff Hydroxymethylfurfural (HMF) zu gewinnen. In den Laboren des Instituts für Agrartechnik in Hohenheim wurden dafür bleistiftgroße Rohrreaktoren aus Edelstahl, mit Häckseln der Chicorée-Wurzelrübe und Wasser befüllt, anschließend mit verdünnter Säure versetzt und bis zu 200 Grad erhitzt. Wie aus der flüssigen Konsistenz schließlich die Basischemikalie HMF  in ungereinigter Form wird, bleibt ein Geheimnis der Forscher. Fest steht jedoch: Das gelb bis braun gefärbte kristalline Pulver braucht sich hinter dem fossilen Ausgangsstoff nicht verstecken. Im Gegenteil. „Die Chicorée-Wurzelrübe eignet sich nicht nur deshalb so gut zur Gewinnung von HMF, weil sie ein Abfallprodukt ist. Sie produziert auch eine höherwertige Chemikalie als das Äquivalent aus Erdöl“, erklärt Andrea Kruse.

Abfallreste sind keine Konkurrenz zur Industrie

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Die Plattform-Chemikalie Hydroxymethylfurfural gilt als eine der zwölf wichtigsten Basischemikalien der Kunststoffindustrie. Bisher wurde der wertvolle Chemiebaustein aus Erdöl gewonnen. Forscher wie Andrea Kruse arbeiten seit Langem daran, solche erdölbasierten Basischemikalien durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. In einem früheren Forschungsprojekt war es Kruse bereits gelungen, die HMF aus Fruchtzucker – also Fructose – herzustellen. „Fructose ist essbar. Es gibt bessere Verwendungszwecke, als HMF daraus zu gewinnen“, so die Chemikerin. Der Vorteil der Wurzelrübe als Rohstoff liegt auf der Hand: Sie ist ein Abfallprodukt und geht so der Lebensmittelindustrie nicht verloren.

Gleichbleibend hohe Qualität schaffen

So vielversprechend die Ergebnisse sind. Noch gilt es eine andere Herausforderung zu meistern, damit sich die biobasierte Kunststoffchemikalie gegen den fossilen Konkurrenten Erdöl tatsächlich durchsetzt. „Nur wenn wir es schaffen, eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, ist die Wurzel für die Industrie interessant“, erklärt Andrea Kruse. Diese Aufgabe wollen die beiden Forscherinnen mit Hilfe eines interdisziplinärem Teams jetzt angehen.

© biotechnologie.de/bb
 

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