Nahrung & Rohstoff: Strumpfhosen und Plastikflaschen aus Salat-Abfällen

Was heute kompostiert oder zur Stromerzeugung genutzt wird, lässt sich in einen wertvollen Chemierohstoff verwandeln.

Ein Drittel der Chicorée-Pflanze gilt als Abfall, der kompostiert oder in einer Biogasanlage zur Gaserzeugung genutzt wird. Europaweit fallen rund 800.000 Tonnen davon an. Sie enthalten wertvolle Rohstoffe, deren Nutzung zwei Forscherinnen an der Universität Hohenheim in Stuttgart jetzt gelungen ist. Die Agrarbiologin Judit Pfenning und Professor Andrea Kruse vom Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe stellen aus der so genannten Wurzelrübe 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) her, ein Ausgangsmaterial für Nylonstrümpfe, Getränkeflaschen und andere Kunststoffprodukte.
Chicorée verbringt die ersten Monate nach der Aussaat auf dem Acker. Dann werden die Pflanzen ausgebuddelt und in wassergefüllte Wannen gestellt. Dunkel und kühl muss es sein, damit der jetzt sprießende Salat nicht zu viele Bitterstoffe bildet. Nach der Ernte wird der Rest entsorgt.

Chicorée-Zucht im Labormaßstab

Nicht jedoch an der Universität Hohenheim. Die Forscherinnen betreiben dort eine Chicorée-Zucht im Labormaßstab. Aus den 15 bis 20 Zentimeter langen Wurzelrüben sprießt innerhalb von wenigen Wochen der vor allem in Frankreich, Belgien und den Niederlanden beliebte Salat, der auch als Gemüse verzehrt wird. Die Wurzelrüben werden gehäckselt und in einem Reaktor gemeinsam mit Wasser und einer schwachen Säure auf etwa 200 Grad Celsius erhitzt. Dabei entsteht aus Fruchtzucker, Stärke und Cellulose, die in den Häckseln enthalten sind, Inulin, das als Lebensmittel- und Futterzusatz verwendet wird. In einem weiteren Schritt entsteht daraus 5-HMF, ein braun gefärbtes kristallines Pulver. Nach Einschätzung des amerikanischen Department of Energy ist 5-HMF eine der zehn wichtigsten Plattformchemikalien.

Kruse hat das Verfahren gemeinsam mit dem Schweizer Unternehmen AVA Biochem während ihrer Zeit als Professorin am Karlsruher Institut für Technologie entwickelt. 2014 errichteten die Eidgenossen im schweizerischen Muttenz eine großtechnische Produktionsanlage, die Biomasse in 5-HMF verwandelt. Neu ist jetzt der Einsatz von Chicorée-Wurzelrüben. 5-HMF entsteht, wenn vor allem Zucker erhitzt wird. Die Verbindung lässt sich in allen Nahrungsmitteln nachweisen, die erhitzt werden, etwa in Milch. Beim Erhitzen von Zucker und Butter in einer Pfanne entsteht ebenfalls 5-HMF, das in diesem Fall Karamell heißt.

Plastik aus Chicorée schlägt Plastik aus Erdöl

Chicorée „produziert eine höherwertige Chemikalie als das Äquivalent aus Erdöl“, sagt Kruse. Daraus hergestellte Getränkeflaschen könnten dünnwandiger sein, ohne an Festigkeit zu verlieren. Im übrigen sei mit der Umwandlung von Wurzelrüben in einen Chemierohstoff durchaus ein Geschäft zu machen, so die Professorin und rechnet vor: „Aus circa 220.000 Wurzelrüben pro Hektar können theoretisch 8,14 Tonnen Inulin gewonnen werden. Das kann nach aktuellem Forschungsstand zu 2,87 Tonnen HMF umgewandelt werden. Über den Verkauf dieser Menge können ca. 5,74 Millionen Euro erzielt werden.“ Eingesetzt in Biogasanlagen könnte die gleiche Menge Strom im Wert von lediglich 21.000 Euro produzieren.