Nachhaltige Gewinnung hochwertiger Produkte aus Zuckerrübenschnitzeln
Europa produziert etwa 13 Millionen Tonnen Zuckerrübenschnitzel pro Jahr – hierzu zählt das faserartige Material, das nach der Extraktion des Zuckers aus der Zuckerrübe übrig bleibt. Das Material wird derzeit für geringwertiges Futtermittel und/oder Biogas verwendet. Das Projekt PULP2VALUE wurde über das Gemeinsame Unternehmen für biobasierte Industriezweige finanziert, eine öffentlich-private Partnerschaft zwischen EU und Industrie für die Entwicklung von Wertschöpfungsketten, die auf Mikrozellulosefasern, Arabinose (L-Ara) und Galakturonsäure (D-GalA) basieren, welche sich in Zuckerrübenschnitzeln wiederfinden. Diese Stoffe können für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, unter anderem als chemische Bausteine, im Lebensmittel- und Aromabereich sowie in Reinigungsmitteln und Körperpflegemitteln. „Wir zielten auf die Maßstabsvergrößerung von Pilotprozessen auf ein halbindustrielles Niveau und auf die wesentliche Steigerung des Werts (um das 20- bis 50-fache) von Zuckerrübenschnitzeln ab, indem wir Anwendungen für etwa 65 % ihrer Masse in Märkten mit hohem Wert demonstrierten“, sagt Gerald van Engelen, Projektkoordinator und Geschäftsführer von Cosun Biobased Products B.V. das zu Royal Cosun, einem führenden niederländischen Unternehmen für die Zuckerrübenverarbeitung in Europa gehört.
Verbesserte Nachhaltigkeit
Das Konsortium baute und betrieb Demonstrationsanlagen für Mikrozellulosefasern und L-Ara. Die Produktion von D-GalA wurde ebenfalls im Demonstrationsmaßstab nachgewiesen. Es wurden positive Geschäftsszenarien für Produkte auf der Basis von Mikrozellulosefasern und D-GalA ermittelt. Darüber hinaus untersuchte und bestätigte das Team die gesundheitlichen Vorteile von L-Ara. Ferner wurden Lebenszyklusanalysen zu den separaten Wegen aller einzelnen Bestandteile und für das integrierte Bioraffineriekonzept für die gleichzeitige Produktion aller Komponenten, Mikrozellulosefasern, Arabinose und Galakturonsäure, durchgeführt. Der Weg des letztgenannten Stoffs zeigte die vorteilhaftesten Ergebnisse. Bei den Umwandlungsprozessen wurde die Verwendung von Lösungsmitteln (mit Ausnahme von Wasser) und giftigen Reagenzien vermieden, während hohe Ausbeuten und minimaler Abfall angestrebt wurden. Dies wurde bei der katalytischen Oxidation von Galakturonsäure zu Galactarsäure demonstriert. „Der Katalysator kann recycelt werden und die Reaktion hat eine extrem hohe Selektivität, was bedeutet, dass pro Kilogramm Galactarsäure nahezu kein Abfall produziert wird“, erklärt Harry Raaijmakers, Leiter für Forschung und Entwicklung bei Cosun.
Vorteile neuer Produkte
PULP2VALUE resultierte in einer Reihe neuer Produkte. Mikrozellulosefasern aus Zuckerrübenschnitzeln haben einzigartige Fließeigenschaften und sind sehr stabil, sodass diese in verschiedenen Anwendungsbereichen, die von Reinigungsmitteln, Klebstoffen, Lacken und Beschichtungen bis hin zu Bohrschlamm reichen, als neue Strukturbestandteile für Partikel in Lösungen verwendet werden können. L-Ara kann zur Entwicklung von Nahrungsmittelerzeugnissen mit einem geringen glykämischen Index verwendet werden, die dennoch hinreichende Mengen Saccharose beinhalten, um zum Erhalt eines gesunden Blutzuckerspiegels beizutragen. D-GalA kann als Ausgangsstoff für neue, milde, anionische, sulfatfreie Tenside für Körperpflegemittel genutzt werden. Galactarsäure kann als umweltschonendes Korrosionsschutzmittel und Bausteine auf Galactarsäure-Basis können zur Verbesserung der technischen Eigenschaften und des Nachhaltigkeitsprofils von synthetischen Polymeren in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet werden. PULP2VALUE-Produkte sind auf Pflanzenbasis, biologisch abbaubar und ungiftig und tragen zur Wettbewerbsfähigkeit der Zuckerrübe als Anbaupflanze in Westeuropa bei. „Die Entwicklung von Nebenerzeugnissen, die nachhaltiger, sicherer sind und zu einer besseren Gesundheit beitragen, wird beim wirtschaftlichen Aufschwung helfen und neue Arbeitsplätze in ländlichen Regionen schaffen“, lautet das Fazit von van Engelen.
Schlüsselbegriffe
PULP2VALUE, Zuckerrübenschnitzel, Galakturonsäure (D-GalA), Mikrozellulosefasern (MCF), Arabinose (L-Ara), Galactarsäure, Nachhaltigkeit, Abfall, Nahrungsmittel
