NachhaltigkeitWie Eiweiße künftig Erdöl-Produkte ersetzen könnten 15.03.2021, 07:00 Uhr

Wie Eiweiße künftig Erdöl-Produkte ersetzen könnten

Petrochemische Produkte sind in diversen Lacken oder Farben zu finden. Ein Abfallprodukt aus dem Agrarsektor sorgt vielleicht schon bald für mehr Nachhaltigkeit.

Raps ist mehr als eine Ölfrucht; Proteine aus der Pflanze könnten petrochemische Erzeugnisse ersetzen.
Foto: oto: Panthermedia.net/stevanovicigor

Raps ist mehr als eine Ölfrucht; Proteine aus der Pflanze könnten petrochemische Erzeugnisse ersetzen.

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Erdöl-Produkte sind wieder auf dem Vormarsch. Das lässt ein Blick in den Energie-Jahresbericht des Mineralölkonzerns BP zumindest vermuten. Bei sechs der weltweit führenden Nationen ist der Bedarf an Mineralöl-Produkten in 2019 angestiegen. Möglicherweise liegt dies am Preisverfall von Rohöl: ein Trend, der sich in Pandemie-Zeiten weiter verschärft hat. So fiel im April 2020 der Preis für ein Barrel der Sorte Brent auf den niedrigsten Stand seit 20 Jahren. Das widerspricht allen Strategien zur Nachhaltigkeit.

Umso wichtiger sind preisgünstige, nachwachsende Alternativen auf dem Markt: ein Thema, das Ingenieure am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV gemeinsam mit Partnern untersuchen. Die größten Potenziale sehen sie in Proteinen pflanzlicher Herkunft. Ihre Erkenntnis ist nicht neu. Bindemittel oder Leim enthielten schon früh Eiweiße. Doch das Wissen geriet mehr und mehr in Vergessenheit. Im Rahmen des Projekts TeFuProt (technofunktionelle Proteine) wollen die Fraunhofer-Experten Potenziale ausloten. Dabei setzen sie auf Raps.

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Mehr als eine Ölsaat

Ihre Idee dahinter: Ende 2019 wurde Winterraps bundesweit auf einer Fläche von 886.700 Hektar angebaut, wie das Statistische Bundesamt (DESTATIS) berichtet. Raps ist in Deutschland die wichtigste Ölsaat; weltweit rangiert die Pflanze nach der Ölpalme und nach Sojabohnen auf dem dritten Platz.

Dabei hat Raps einige Vorteile. Die Pflanze wird ohnehin angebaut, um Öl zu gewinnen. Nach dem Entölen bleiben Rapsschrot beziehungsweise Rapspresskuchen zurück. Beide enthalten große Mengen an Eiweißen. „Dieser Rückstand wird bislang überwiegend als Futtermittel in der Nutztierhaltung eingesetzt“, sagt Andreas Fetzer. Er forscht am Fraunhofer IVV in Freising. Fetzer: „Allerdings gibt es hier wegen der enthaltenen Bitterstoffe Limitierungen.“

Doch die Entsorgung des Materials wäre schade. Denn Eiweiße im Presskuchen haben interessante Eigenschaften. Sie eignen sich als Schaum-, Gel- und Filmbildner. Außerdem binden sie große Mengen an Wasser. Fraunhofer-Experten sehen deshalb Einsatzmöglichkeiten bei Farben, Lacken, Klebstoffen, Schmiermitteln, Baumaterialien, Reinigungsmitteln oder Polymeren. „Die Pflanzenproteine ermöglichen die Entwicklung neuartiger nachhaltiger, biobasierter Produkte mit verbesserten Eigenschaften“, so Fetzer. „Zudem mache man sich weniger abhängig von fossilen Ressourcen und treibe eine klimaschonende Produktion voran.“

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Extraktion und Aufbereitung der Proteine

Aufgabe der Wissenschaftler am Fraunhofer IVV war, ein Verfahren zu entwickeln, um Proteine aus den Abfällen der Ölproduktion zu gewinnen. Sie haben den Rapspresskuchen nachentölt, vermahlen und in Wasser gelöst. Die Flüssigkeit wurde zentrifugiert, um unlösliche Bestandteile abzutrennen. Die wässrige Phase wurde dann weiterverarbeitet. Sie enthielt einen Proteinanteil von mehr als 90%.

Daraus bereiteten sie die Eiweiß-Fraktion für weitere Tests der Kooperationspartner auf. Sie stellten Pulver oder Lösungen für weitere Untersuchungen her. Bewertet wurden unter anderem die Löslichkeit, Schaum- und Emulgierverhalten sowie das Filmbildungsvermögen.

Die Ergebnisse überzeugten: „Trocknet man in Wasser gelöste Proteine, denen ein biobasierter Weichmacher hinzugefügt wurde, in einer Petrischale, so entweicht das Wasser und die Proteine vernetzen sich zu einem stabilen Film“, berichtet Fetzer. Sein Fazit aus den Experimenten: „Proteine eignen sich prinzipiell als alternatives Bindemittel in Farben und Lacken, Holzlasuren oder Parkettbeschichtungen, die bislang in der Regel erdölbasierte Rohstoffe enthalten.“

Der Experte sieht perspektivisch Möglichkeiten, Acrylate durch Eiweiße aus Raps zu ersetzen. Die biologischen Substanzen binden nicht nur Farben, sondern verhindern auch deren Ausbluten aus gestrichenem Holz. Damit wollen die Forscher Lacken, Holzlasuren oder Parkettbeschichtungen ohne Erdöl-Produkte herstellen.

Proteine als Sprunginnovation 

Die Forschergruppe sieht weitere Anwendungsmöglichkeiten im Bereich nachhaltiger Produkte. Dazu gehören biologisch abbaubare, wasserlösliche Folien, um Geschirrspültabs zu verpacken. Auch für Pflanzfolien, die sich im Boden selbst zersetzen, stellen Proteine einen möglichen Rohstoff dar. Mehrere Prototypen existieren bereits.

Außerdem arbeiten die Ingenieure an Faserplatten aus Produktionsresten, bei denen sie Materialreste mit Protein-haltigen Materialien verkleben. Als Verdickungskomponente könnten Raps-Proteine ebenfalls eine gewichtige Rolle spielen. Und flammstabile Isolierschäume für die Bauwirtschaft wären auf der Basis ebenfalls denkbar. Jetzt geht es darum, verschiedene Produkte zur Marktreife zu bringen.

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Von Michael van den Heuvel

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