Industrie + Technik

Wasserstoff nach Japan | Die japanischen Unternehmen Japan Hydrogen Energy Corporation, Iwatani und Eneos bauen eine Wasserstoffversorgung auf dem Seeweg. Flüssigwasserstoff, mit Braunkohle produziert, soll aus der Region Hastings im australischen Bundesstaat Victoria ins Hafengebiet von Kawasaki bei Tokio gelangen.Tankstellen in China | Das chinesische Unternehmen Sinopec erprobt in seinem Tankstellennetz Methanol-Reformer. Eine Tankstelle in Dalian, Provinz Liaoning, produziere dem Unternehmen zufolge täglich bis zu 1000 kg Wasserstoffgas. Produktion, Speicherung und Transport sollen mehr als 20 Prozent weniger kosten als die gleiche Menge konventionelles Wasserstoffgas in Druckbehältern.Energieerzeugung | In China stammten im Jahr 2022 dem 14. chinesischen Volkskongress zufolge 2700 TWh Strom aus erneuerbaren Energiequellen, etwa so viel wie der in der EU insgesamt erzeugte Strom. Kohlekraftwerke lieferten 47,3 Prozent von Chinas Strom. China betreibe 35 Prozent aller Windkraftanlagen der Welt, 32 Prozent aller Solarfelder und 30 Prozent aller Wasserkraftwerke.Fleisch drucken | Zellmaterial aus Rinderstammzellen soll im 3-D-Drucker zu 5 cm2 großen Fleischstücken wachsen (Wagyu-Kulturfleisch). Das japanische Cultivated Meat Future Creation Consortium will auf der Osaka Expo 2025 eine marktfähige Produktionsanlage vorstellen. Das Unternehmen Itoham Yonekyu liefert das Zellmaterial und vertreibt das gedruckte Fleisch. Verfahrenstechniker der Universität Osaka, von Shimadzu und Sigmaxys entwickeln den Drucker; Toppan Printing ist für Prozessierung und Verpackung zuständig; Shimadzu kontrolliert Geruch und Textur.Rolf Schmid, <a href="https://www.bio4business.eu" target="_blank">www.bio4business.eu</a>

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Blick nach Asien

Wasserstoff nach Japan | Die japanischen Unternehmen Japan Hydrogen Energy Corporation, Iwatani und Eneos bauen eine Wasserstoffversorgung auf dem Seeweg. Flüssigwasserstoff, mit Braunkohle produziert, soll aus der Region Hastings im australischen Bundesstaat Victoria ins Hafengebiet von Kawasaki...

Ein Forschungsprojekt am Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Hochschule Hannover nutzt Spargelschalen für neue Bodenbeläge.Im Forschungsprojekt <link href="#nadc20234135698-fig-0001">Spaplast untersucht das IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe in Hannover, ob und wie sich Spargelschalen einsetzen lassen, um daraus Biokunststoffe herzustellen. Regina Asendorf und Nils Kraushaar von der Landwirtschaftskammer Niedersachsen haben die Projektidee mitentwickelt. Sie sagen: „Bei der Spargelernte fallen große Mengen bislang ungenutzter Schälreste an.“ Von der zusammen mit dem IfBB entwickelten Idee würden auch die Erzeuger:innen profitieren.<figure xml:id="nadc20234135698-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/UJpQmUzRteUl589A4PYA"><figcaption><label>Abb.1: </label>Weißer Spargel wächst aus der Erde. Foto: karepa / Adobe Stock</figcaption></figure></figure>Das Niedersächsische Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz fördert das Projekt aus Mitteln des Maßnahmenpakets „<a href="https://Stadt.Land" target="_blank">Stadt.Land</a>.Zukunft“.<h2 type="main">Holzkunststoff-Komposite</h2>In Deutschland werden jährlich 20 0000 Tonnen Spargel geerntet. Ein Viertel davon bleibt als Reststoff übrig.Vielversprechend ist die chemische Ähnlichkeit von Spargel zu Holz, einem der häufigsten Füllstoffe von Biokunststoffen und anderen Verbundwerkstoffen. Deshalb untersucht das Projekt, ob sich Spargelschalen in Holzkunststoff-Kompositen (wood plastic composites, WPC) einsetzen lassen oder diese sogar ersetzen könnten.In Europa werden jährlich 260 000 Tonnen WPC vor allem für Terrassendielen und Bodenbeläge produziert. WPC-Produkte vereinen die natürliche Optik von Holz mit der Langlebigkeit von Kunststoff, was sie pflegeleichter, witterungsfester und weniger empfindlich als reines Holz macht.Deutschlands Marktanteil am europäischen Produktionsvolumen für WPC-Produkte liegt mit zirka 20 Herstellern bei 45 Prozent.1,2) Das IfBB-Vorhaben bietet eine Chance, den hiesigen Standort zu stärken. Die wirtschaftlichen Perspektiven gelten dabei für die kunststoffverarbeitende Industrie gleichermaßen wie für Landwirt:innen, denen der Verkauf von Spargelschälresten womöglich neue Absatzwege bringt.<h2 type="main">Ökologische Ziele</h2>Die hauptsächlichen Anreize, das Projekt Spaplast zu entwickeln, sind ökologische Gründe. Zwar kann auch das Holz im WPC den ökologischen Fußabdruck des Produkts verringern, indem es den Anteil oder Bedarf an in der Regel fossilbasierten Kunststoffen senkt. Kunststoffe auf Spargelbasis könnten aber einen Schritt weiter gehen, da für sie keine intensive Forstwirtschaft erforderlich ist und sie die Nachfrage nach Holz nicht hochtreiben. Zudem braucht Kunststoff aus Spargelresten keine zusätzlichen Anbauflächen, da der Werkstoff aus Sekundärrohstoffen besteht, die ohnehin anfallen.Auf dem Feld entsorgte Spargelschalen können zu einer Überdüngung führen, da deren Nährstoffgehalt für Landwirt:innen schwer zu bestimmen ist. Deshalb berücksichtigen sie diese Nährstoffmengen nicht, wenn sie den Düngerbedarf für die nächste Anbausaison ermitteln. Ob die alternative Verwendung der Schalen die Böden und das Grundwasser tatsächlich von Eutrophierung verschont, wird eine Nachhaltigkeitsabschätzung zeigen.<h2 type="main">Verfahrenstechnik</h2>Kernstück des Projekts ist die Entwicklung einer Produktionsanlage. Kunststoffe wie biobasiertes Polypropylen, Polyethylen oder Polylactid lassen sich als Matrix zur Ummantelung des Spargels relativ leicht verarbeiten; im Verarbeitungsprozess sind Naturfasern eher schwierig.Die Schalen müssen binnen eines Tages nach der Ernte energieeffizient getrocknet werden, weil sonst alle Vorteile der Nachhaltigkeit egalisiert wären. Spargelschale besteht zu rund 90 Prozent aus Wasser und neigt dazu zu schimmeln. Erst nach einer Trocknung auf unter 10 Prozent Feuchte sind die Spargelreste transport- und lagerfähig und lassen sich auch außerhalb der zweimonatigen Saison verarbeiten. Anschließend werden die <link href="#nadc20234135698-fig-0002">Schalen gemahlen; je nach Mahlgrad sprechen Verfahrenstechniker:innen dann von Partikeln oder Fasern.<figure xml:id="nadc20234135698-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/7azrjJKGSXycgQLficW1"><figcaption><label>Abb.2: </label>Spargelschalen nach dem Trocknen und Vermahlen. Fotos: IfBB</figcaption></figure></figure>Fasern können das Material zwar verstärken, aber schwierig einzuarbeiten sein. Rieselfähige Partikel dienen eher dem kostensenkenden Füllen. In Anlehnung an das WPC-Vorbild werden zunächst zirka einen Millimeter große Partikel bei möglichst hohen Füllgraden verarbeitet, ehe im späteren Projektverlauf oder in Folgeprojekten Fasern getestet werden.<h2 type="main">Verarbeitungsprozess</h2>Die getrockneten und gemahlenen Spargelschalen werden im <link href="#nadc20234135698-fig-0003">Extruder mit dem Kunststoff zu einem Compound vermischt. Dazu wird das Kunststoffgranulat mit Wärme- und Scherenergie geschmolzen, ehe das Spargelmehl zum Schutz vor mechanischem und thermischem Stress über einen Seitendosierer in den plastifizierten Kunststoff gelangt.<figure xml:id="nadc20234135698-fig-0003"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/hiI4zPxtRiiSqgYANjvJ"><figcaption><label>Abb.3: </label>Extruder zur Compoundierung von Verbundwerkstoffen.</figcaption></figure></figure>Aufgrund der axial offenen Bauweise des Extruders ist es begrenzt möglich, Restfeuchte prozessbegleitend abzuführen. Zwar könnten mit einem formgebenden Werkzeug bereits Profile wie Terrassendielen extrudiert werden, aber der Kunststoff-Spargel-Compound wird zu Forschungszwecken granuliert und anschließend im Spritzgussverfahren zu genormten Prüfkörpern verspritzt. Damit lässt sich prüfen, ob das Material dem holzbasierten Pendant in nichts nachsteht und etwa Biegebeanspruchungen genauso gut standhält.Mit Schälresten aus der Saison 2023, die von Spargelhöfen gesammelt und in Kooperation mit der Holzmühle Westerkamp aufbereitet werden, kann das IfBB die Materialentwicklung intensivieren. Gemäß einer immer weiter optimierten Kreislaufwirtschaft sind Spargelkisten aus Spargel oder die enzymatische und energetische Nutzung des Spargelwassers denkbar.Maximilian Bergholz bearbeitet das Forschungsprojekt Spaplast als wissenschaftlicher Mitarbeiter am IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe in Hannover. Zusätzlich ist der Master of Engineering in den Bereichen Spritzgießen, Mikroskopie und Markt &amp; Nachhaltigkeit tätig sowie für ein Forschungsprojekt zur Simulation von Spritzgießprozessen. <a href="https://www.ifbb-hannover.de" target="_blank">www.ifbb-hannover.de</a>Gefördert durch das Niedersächsische Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz.<ul class="references" cited="no" xml:id="nadc20234135698-bibl-0001" style="numbered"><li xml:id="nadc20234135698-bib-0001">1 D. Friedrich, Daniel: Angewandte Bauphysik und Werkstoffkunde naturfaserverstärkter Kunststoffe. Eine Anleitung für Studium und Praxis. Springer Fachmedien Wiesbaden 2021, S. 18</li><li xml:id="nadc20234135698-bib-0002">2 <a href="https://wpc-portal.de/wpc-hersteller.php" target="_blank">wpc-portal.de/wpc-hersteller.php</a></li></ul>

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