Holzwerkstoff- und Naturfaser-Technologien

Forschungsprojekt

WeRümA – Werkstoffentwicklung auf Basis von Rübenschnitzeln für marktrelevante Anwendungen

Die Verwendung von Zuckerrübenschnitzeln in Verbundwerkstoffen oder als Bestandteil von Kunststofffolien bietet Zuckerrübenproduzenten zukünftig neue Geschäftsfelder und reduziert den Verbrauch an fossilen Rohstoffen. Gemeinsam mit dem Fraunhofer UMSICHT und Partnern aus Landwirtschaft und Industrie erforschen wir innovative und wirtschaftliche Nutzungsmöglichkeiten von Rübenschnitzeln.

© Pfeifer und Langen/CC BY-SA 3.0
Im Rahmen der Kristallzuckerherstellung werden Zuckerrüben (links) gehäckselt (Mitte) und extrahiert. Als Nebenprodukt dieses Prozesses fallen Zuckerrübenschnitzel (rechts) an.

Während der Rübenernte und Verarbeitung fallen allein bei den großen deutschen Zuckerherstellern Rübenschnitzel im siebenstelligen Tonnenbereich an. Diese sogenannten Pressschnitzel werden derzeit regional als Milchviehfutter oder Biogassubstrat vermarktet. Die begrenzte Vermarktbarkeit führt dazu, dass ein Teil der Pressschnitzel, getrocknet und zu Pellets gepresst, als lagerfähiges Futtermittel verkauft wird. Die produzierten Mengen werden europaweit jedoch weiter steigen, zudem übt das Auslaufen der Zuckermarktverordnung in 2017 Handlungsdruck aus, neue Wertschöpfungsmöglichkeiten zu erschließen.

Die Verwendung der Rübenschnitzel in höherwertigen Anwendungen jenseits des Energie- und Futtermittelmarktes liefert einen Beitrag zur Bioökonomiestrategie des Bundes, stärkt regionale Märkte und spart gleichzeitig fossile Rohstoffe ein. 

Höherwertige Anwendungen

Generell stellt sich die Frage, welche biogenen Rohstoffe nachhaltig für eine stoffliche Verwertung in Nordrhein-Westfalen, Deutschland und Europa zur Verfügung stehen. Rübenschnitzel können energie- und ressourceneffizient hergestellt werden, da in Zuckerfabriken Kraft-Wärme-Kopplung zur Energieerzeugung eingesetzt und Abwärme sehr effizient als Energiequelle genutzt wird. Zuckerrübenschnitzel haben allerdings eine von gängigen Pflanzenfasern oder Agrarprodukten wie Stärke und Holz abweichende Zusammensetzung: Cellulose, Hemicellulose und Pektine sind in ähnlichen Anteilen vertreten, Lignin hingegen nur in geringer Menge. Daraus resultiert eine veränderte Verfahrensführung zur Verarbeitung.

 

Produktionskonzepte und Applikationen

Auf Basis von Kooperationen mit mehreren regionalen Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette – vom Rohstoff bis zu den Endprodukten – sollen im Verbundprojekt technische und ökonomische Fragestellungen zur Machbarkeit beantwortet werden. Hierzu zählen Verfahrenstechnik, Rezepturentwicklung und Prüfung der hergestellten Verbundwerkstoffe.

Am Fraunhofer WKI arbeiten wir an der Konditionierung der Rübenschnitzel mittels thermomechanischer Verfahren. Unter anderem befassen wir uns mit der Anwendung des im Holzbereich genutzten Refiners und der Verarbeitung in Verbundwerkstoffen. Das Team am Fraunhofer UMSICHT prüft die Möglichkeit, Rübenschnitzel in Kunststofffolien zu nutzen, wobei die Konditionierung der Rübenschnitzel für die Anwendbarkeit im Mikrometerbereich – Folien sind häufig nur 20 µm dick – eine Herausforderung darstellt. Eine denkbare Anwendung dafür wären beispielsweise Mulchfolien für die Landwirtschaft. 

Ergebnisse

Es ist uns gelungen, mitteldichte und hochdichte Holzfaserplatten (MDF und HDF) herzustellen, mit einem Mischungsverhältnis von 15 Prozent Rübenpellets und 85 Prozent Fichtenhackschnitzeln. Gemeinsam mit dem Team vom Fraunhofer UMSICHT haben wir außerdem Mulchfolien mit Rübenschnitzelanteil im Blasfolien- und Pressverfahren entwickelt.

Projektpartner

Die Projektpartner entlang der Wertschöpfungskette:

  • Rüben: Pfeifer & Langen GmbH & Co. KG, Landwirtschaftlicher Betrieb Koch*
  • Rohstoffkonditionierung: Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH, Fraunhofer WKI, Harold-Scholz & Co GmbH*
  • Halbzeug: Kunststoff-Institut Lüdenscheid, Fraunhofer UMSICHT, Entex Rust & Mitschke GmbH, FKuR Kunststoff GmbH, BYK-Chemie GmbH*
  • Endprodukt: SWOBODA engineering GmbH, nova-Institut für politische und ökologische Innovation GmbH

*Assoziierte Partner

Förderung

Fördermittelgeber:
Das Projekt wird gefördert mit einer Zuwendung des Landes Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 »Investitionen in Wachstum und Beschäftigung«.

 

Projektträger:
LeitmarktAgentur.NRW | Projektträger Jülich

 

Laufzeit:
1.1.2017 bis 31.12.2019