Forschende haben aus einem Abfallprodukt der Bierbrauerei Nanocellulose gewonnen und diese zu einem Aerogel verarbeitet. Der hochwertige Werkstoff könnte in Lebensmittelverpackungen zum Einsatz kommen.
Am Anfang war die Maische. Das Gemisch aus Malz und Wasser wird über mehrere Stunden gerührt und schonend erhitzt. Die Flüssigkeit, die dabei entsteht, heisst Würze und wird in weiteren Prozessschritten zu Bier. Das verbrauchte Malz - der sogenannte Biertreber - hat einen weitaus weniger rühmlichen Weg vor sich. Meistens endet er als Futtermittel oder auf dem Komposthaufen.
Da steckt mehr drin, finden Forschende aus dem Empa-Labor «Cellulose and Wood Materials» unter der Leitung von Gustav Nyström. Sie haben nun ein Verfahren entwickelt, um aus dem Brauereiabfall hochwertige Nanocellulose herzustellen - einen vielseitigen biologisch abbaubaren Rohstoff, der sich beispielsweise zu Verpackungen oder faserverstärkten Kunststoffen verarbeiten lässt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden nun in der Zeitschrift «ACS Sustainable Chemistry & Engineering».
Um das Potenzial der Nanocellulose aus Biertreber genauer auszuloten, variierten die Forschenden die einzelnen Vorbehandlungsund 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.
«Dabei waren wir bestrebt, den ganzen Prozess möglichst einfach zu halten», so Siqueira. Denn um Anwendung in der realen Welt zu finden, muss nicht nur das Endprodukt Überzeugen - es sollte auch noch möglichst einfach und günstig in der Herstellung sein. Auch deshalb interessieren sich die Forschenden für Rohstoffgewinnung aus Abfallprodukten. «Verglichen mit Rückständen aus der Agrarindustrie ist Holz eine kostspielige Quelle für Cellulose, und es hat bereits so viele andere Anwendungen», erklärt Siqueira. In weiteren Forschungsprojekten untersuchen die Wissenschaftler deshalb weitere Abfallprodukte aus der Lebensmittelindustrie und der Forstwirtschaft. Und obwohl Nadia Ahmadi Heidari bereits an die «Isfahan Technical University» zurückgekehrt ist, planen die Forscher eine weitere Publikation gemeinsam mit der Jungforscherin, in der sie die Aerogele aus Biertreber genauer beschreiben.
