Forscher des Schweizer Empa-Instituts haben aus einem Abfallprodukt des Bierbrauens Nanocellulose gewonnen und zu einem Aerogel verarbeitet, was sich für Lebensmittelverpackungen eignen könnte. Für Forschungsleiter Gustav Nyström hat das vom Empa-Labor „Cellulose and Wood Materials“ entwickelte Verfahren großes Potenzial: „Wir sind sehr daran interessiert, neue Quellen für wertvolle Rohstoffe wie Cellulosefasern und Lignin zu erschließen“, sagt er, denn derzeit werden mikro- und nanofibrillierte Celluloseprodukte aus Holzstoff gewonnen, das sich allerdings für andere Anwendungen sehr viel sinnvoller einsetzen lässt. „Holz bindet CO aus der Atmosphäre sehr gut, wächst aber nur langsam“, erläutert Nyström. „Daher eignet es sich viel besser für langlebige Anwendungen, etwa im Bau oder zur Herstellung von Möbeln.“
Deshalb wäre Biertreber, ein Reststoff des Brauvorgangs, der entweder als Futtermittel oder auf dem Komposthaufen endet, zur Herstellung von Cellulose eindeutig besser geeignet. „Mit unserem Verfahren können wir aus einem sehr günstig und in großen Mengen verfügbaren Abfallprodukt, das heute größtenteils verschwendet wird, hochwertige Materialien gewinnen“, meint Empa-Forscher Gilberto Siqueira und Co-Autor des Papers. Die Erstautorin der Studie, Nadia Ahmadi Heidari, ist Doktorandin an der „Isfahan Technical University“. Sie kam im Rahmen eines Bundes-Exzellenz-Stipendiums für ein Jahr an die Empa. Ihr besonderes Interesse galt der Herstellung von biologisch abbaubaren Verpackungsmaterialien aus Abfallprodukten, was eben auch ein Schwerpunkt des „Cellulose and Wood Materials“-Labors ist.
Von dieser Art der Nutzung des Trebers können vor allem kleine Unternehmen profitieren, die auf diese Weise das Maximum aus den verwendeten Rohstoffen herausholen können. Von einem solchen kleinen Unternehmen, der Pentabier-Brauerei in Dübendorf, stammte auch der Treber, den die Forscher für ihr Experiment verwendet haben. Daraus lösten sie die Nanozellulose-Fasern heraus und verarbeiteten sie per Gefriertrocknung zu einem Aerogel. Dieses poröse Material verfügt über hohe Wärmeisolation. Nach den Vorstellungen der Forscher eignet es sich deshalb insbesondere für die Verpackung von temperaturempfindlichen Lebensmitteln wie Fleisch.
Im Zuge der durchgeführten Tests verbesserte sich die Qualität der gewonnen Nanocellulose-Fasern durch Bleichen und Oxidation des Ausgangsmaterials. Zudem lässt sich mittels unterschiedlicher Gefrierverfahren die Größe und Ausrichtung der Poren im Aerogel steuern. „Dabei waren wir bestrebt, den ganzen Prozess möglichst einfach zu halten“, betont Siqueira. Denn um Anwendungen für die reale Welt zu erhalten, muss nicht nur das Endprodukt überzeugen, auch der Herstellungsprozess sollte möglichst einfach und günstig sein.
Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der Zeitschrift „ACS Sustainable Chemistry & Engineering“ veröffentlicht. In kommenden Forschungsprojekten wollen die Wissenschaftler auch andere Abfallprodukte aus der Lebensmittelindustrie und Forstwirtschaft untersuchen.