Damenstrümpfe aus Chicorée und Wolle aus Fleischabfällen

Seit Jahren forschen Chemiker und Biologen weltweit nach neuen und umweltverträglicheren Möglichkeiten Kunststoffe herzustellen. Jetzt ist es Forscherinnen der Universität Hohenheim gelungen, aus den Abfällen des Chicorée-Salats Basis-Chemikalien zur industriellen Herstellung von Polyester, Nylon und Plastikflaschen zu gewinnen.

Nylon, Polyester, Perlon oder Kunststoffflaschen

Hydroxymethylfurfural (HMF) heißt der Stoff, auf den es die Forscherinnen der Universität Hohenheim abgesehen haben. Er ist einer von zwölf Basisstoffen, die zukünftig in der Kunststoffindustrie verwendet werden, wo er als Ausgangsstoff für die Herstellung von Nylon, Perlon, Polyester oder Kunststoffflaschen (sogenannten PEF-Flaschen im Gegensatz zu den PET-Flaschen) dient.

Gewonnen wird er aus der Chicorée-Wurzelrübe. Sie ist ein Abfallprodukt beim Chicorée-Anbau, denn in die Supermärkte und auf unsere Teller gelangen nur die zartgrünen Knospen der Pflanze. Etwa 800.000 Tonnen dieser Chicorée-Wurzelrüben fallen jährlich europaweit bei der Produktion des Salats an. Bislang landete die Wurzelrübe nach der Ernte in Kompostierungs- oder Biogasanlagen, jetzt hat die chemische Industrie sie für sich entdeckt.

HMF aus Chicorée ist höherwertiger als das Äquivalent aus Erdöl

„Die Chicorée-Wurzelrübe eignet sich nicht nur deshalb so gut zur Gewinnung von HMF, weil sie ein Abfallprodukt ist“, betont Prof. Dr. Andrea Kruse, die mit ihrer Kollegin Dr. Judit Pfenning an dem neuen Stoff forscht. „Sie produziert auch eine höherwertige Chemikalie als das Äquivalent aus Erdöl.“ Dadurch könnten z.B. PEF-Flaschen aus Chicorée-HMF dünner gezogen werden, als solche aus Erdöl-PET. Das spart Transportkosten und verbessert die Umweltbilanz noch weiter. In einem früheren Forschungsprojekt gelang es Prof. Dr. Kruse bereits, die Basischemikalie HMF aus Fruchtzucker – sog. Fructose – zu gewinnen. Die Gewinnung aus Chicorée-Wurzelrüben findet sie allerdings eleganter. Denn: „Fructose ist essbar. Es gibt bessere Verwendungszwecke als HMF daraus zu gewinnen.“ Anders die Chicorée-Wurzelrübe. „Sie ist bislang nur ein Abfallprodukt.“

Trotz des Erfolgs sind noch einige Aufgaben zu lösen. So bleibt die gleichbleibende Qualität der Wurzelrüben eine Herausforderung. Deshalb kooperiert die technische Chemikerin auch mit der Pflanzenwissenschaftlerin Dr. Judit Pfenning vom Fachgebiet Allgemeiner Pflanzenbau. Ein weiteres Problem ist die Verfügbarkeit der Wurzel. Chicorée ist ein Saisonprodukt und wird nicht in gleicher Menge das ganze Jahr über angebaut. Man muss also Möglichkeiten finden die Wurzelrübe zu lagern, ohne dass die chemische Qualität der Pflanze nachlässt.

Noch mehr Alternativen zu Erdöl

Die Forschung arbeitet seit Jahren an Alternativen zu Rohstoffen, die aus Erdöl gewonnen werden. Denn besser noch als z.B. klassisches Polyester immer wieder zu recyceln, ist es, ganz darauf zu verzichten. Wie sich diese Alternativen nachhaltig produzieren lassen, ist eine Fragestellung der Bioökonomie. Denn diese setzt auf Energie und Rohstoffe aus Pflanzen, Tieren oder Mikroorganismen statt weiterhin auf fossile Rohstoffe. Auch Stoffproduzenten wie z.B. der japanische Hersteller Toray arbeiten daran, ihre erdölbasierten Garne durch pflanzliche Produkte zu ersetzen. So hat Toray schon 2014 ein Polyester auf 100 Prozent pflanzlicher Basis entwickelt. Hergestellt wurde das sogenannte Toray ecodear Garn aus Stärke und einem Abfallprodukt aus der Zuckerindustrie. Bislang gelang das Experiment aber nur im Laborversuch. Derzeit arbeitet Toray daran, die Herstellung auf Industriegröße zu übertragen. Spätestens 2020 soll es so weit sein. Auch das Londoner Start-up-Unternehmen Ananas Anam fertigt aus den Blättern von Ananaspflanzen einen Lederersatz namens Piñatex. Erste Sneaker-Prototypen, Taschen, Handyhüllen und einen Autositzbezug gibt es schon.

Ein Revival erleben derweil auch wolle-ähnliche Fasern aus Milcheiweiß, die schon während des Zweiten Weltkriegs produziert wurden und in Vergessenheit geraten sind, als billige Kunststofffasern den Markt eroberten. Seit vergangenem Jahr produziert das Unternehmen Qmilk in Hannover eine umweltfreundliche Variante der Milchfasern, die im Gegensatz zum Urtyp ohne den Einsatz giftiger Chemikalien auskommt. Ausgangsmaterial ist aber natürlich nicht trinkbare Milch, sondern solche, die entsorgt wird. Allein in Deutschland werden pro Jahr rund zwei Millionen Liter Milch weggeschüttet.

Im letzten Jahr ist es Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich außerdem gelungen, eine Art Wolle aus Gelatine herzustellen, die sie aus Tierhaut, Knochen oder Sehnen gewonnen haben. Gelatine ist eine hochwertige Eiweißverbindung wie Wolle oder Seide, und ein Garn daraus habe deshalb auch ähnliche Eigenschaften, so die Erklärung der Wissenschaftler. Einen weiß-roten Strickhandschuh aus dem Material haben die Forscher im Fachblatt „Biomacromolecules“ präsentiert. Dazu schreiben sie, er fühle sich an wie Schafswolle, halte die Hand gut warm und wirke wasserabweisend.

Photos: weißes Leder: Piñatex; weiß-roter Handschuh: ETH Zürich