Einstreu oder Dämmstoff? Jetzt wurden biologisch abbaubare Polyurethan-Schaumstoffe entwickelt, die das Abfallprodukt zum wertvollen Rohstoff adeln.
Weizen ist wertvoll. Nicht nur das Korn, auch das Stroh. ©Unsplash
Jährlich werden weltweit mehr als 730 Millionen Tonnen Weizenstroh produziert: eine große Menge an Abfall, die billig ist und bisher keine wirklich genau definierte Verwendung hatte. Bis dato diente der größte Teil des Strohs als Tiereinstreu für die Großtierhaltung (Rinder, Pferde und Schweine) und wird nach der Nutzung wieder in den Nährstoffkreislauf zurückgeführt. Im Privatbereich wird Stroh für die Haltung von Kaninchen und anderen Kleintieren eingesetzt: Es kann hier als Alternative zu Sägespänen oder Schäben verwendet werden.
Kürzlich konnten die Forschungsgruppen RNM-271 Chemical Engineering und FQM-383 NANOVAL Organic Chemistry an der Universität Córdoba diesem landwirtschaftlichen Überschussmaterial eine neue Verwendung geben, indem sie es als Grundlage für die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen verwendeten.
Dieser auch als Schaumgummi bekannte Kunststoff, der oft aus Erdölnebenprodukten hergestellt wird, ist in der Industrie äußerst vielseitig einsetzbar und wird im Bau- und Automobilsektor als Dichtungsmaterial sowie als Wärme- und Schalldämpfer verwendet.
Zunächst verflüssigen
Die brandaktuelle Arbeit, die in der Zeitschrift Polymers veröffentlicht wurde und an der auch das chilenische Advanced Polymers Research Center (CIPA) beteiligt war, definiert den neuen Verwendungszweck für die Weizenabfälle folgendermaßen: Nachdem die Abfälle verflüssigt werden, erhält man Polyole. Diese Polyole sind eine der Schlüsselverbindungen, die bei der chemischen Reaktion zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen eine Rolle spielen.
Bislang war Rizinusöl einer der Hauptkandidaten im Rennen um einen nachhaltigen Polyurethanschaum, der kein Erdöl benötigt. Das Problem ist, wie Esther Rincón, eine der Hauptautorinnen der Arbeit, erklärt, dass dieses Pflanzenöl „keine vollständige Härte und Trockenheit bietet, sobald es der Luft ausgesetzt ist“ – einer der Schlüssel für die korrekte Bildung von Gummischaum.
Aus diesem Grund schlägt die neue Forschung vor, 50 Prozent dieses Rizinusöls durch Weizenstroh zu ersetzen, mit Ergebnissen, die sehr ähnliche Eigenschaften bieten wie jene, die durch traditionelle Herstellungsprozesse erzeugt werden, die nicht-erneuerbare Verbindungen verwenden. „Wir konnten sehr wünschenswerte Parameter bei der Herstellung des Schaums erzielen, indem wir 96 Prozent des verwendeten Weizens mit einer fast maximalen Leistung umwandelten“, erklärt Esther Rincón. Außerdem, so die Forscherin, erreichten sie einen höheren Grad an biologischer Abbaubarkeit als bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Produkten, was bedeutet, dass dieses Material weniger Zeit braucht, um sich zu zersetzen.
Während diese neuen Polyurethan-Schaumstoffe sehr viele Anwendungen haben und sogar mit anderen Arten von Biomasse hergestellt werden könnten, wird die Forschungsgruppe sie in der zweiten Phase ihrer Studie in Baumschulen einsetzen, um das Pflanzenwachstum zu unterstützen. „Anstatt die Pflanze zu gießen, und mit dem Ziel, Trockenheitsprobleme zu bewältigen und Überwässerung zu verhindern, würden wir das Wasser in den Schaum einspritzen, so dass die Pflanze es nach Bedarf verbrauchen kann“, erklärt Rincón.
Quelle: Luis Serrano et al.; „Bio-Degradable Polyurethane Foams Produced by Liquefied Polyol from Wheat Straw Biomass“; Polymers; 2020
