Aerogel: Ultraleichter Werkstoff aus dem Abfall beim Bierbrauen

Aus den Überresten von Braugerste haben Forschende aus der Schweiz jetzt einen extrem leichten Werkstoff zum Verpacken von Lebensmitteln entwickelt.

Hopfen und Malz sind neben Wasser die Hauptzutaten beim Bierbrauen. Das Malz wird aus Braugerste gewonnen und verleiht dem Getränk den würzigen Geschmack. Die Überreste, die während des Brauprozesses abgefiltert werden, nennt man Treber. Dieser landet dann entweder als Futterergänzung im Trog oder gleich auf dem Komposthaufen.

Dabei könnte man damit etwas viel Besseres anfangen. So haben Forschende vom Labor „Cellulose and Wood Materials“ an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa nun unter Leitung von Gustav Nyström ein Verfahren entwickelt, um daraus hochwertige Nanocellulose herzustellen. Dieser vielseitige und bioabbaubare Rohstoff lässt sich zum Beispiel zu Verpackungen oder faserverstärkten Kunststoffen verarbeiten. Ein besonderes Highlight: ein Aerogel, das ultraleicht und dennoch stabil ist. Seine Forschungsergebnisse hat das Team in der Publikation ACS Sustainable Chemistry & Engineering veröffentlicht.

Nanocellulose wird durch Gefriertrocknung zum Aerogel verarbeitet

Den Biertreber als „Rohstoff“ erhielten die Schweizer Forschenden von der Pentabier-Brauerei in Dübendorf. Es gelang ihnen, daraus Fasern aus Nanocellulose herauszulösen und durch Gefriertrocknung zu einem Aerogel zu verarbeiten. Weil das Material extrem viele Poren aufweist, besitzt es ausgezeichnete Wärmeisolationseigenschaften. Bisher werden solche Aerogele häufig aus Silicat hergestellt und im Bausektor eingesetzt. Aerogele aus Nanocellulose aber haben zusätzliche Vorteile: Sie stammen aus erneuerbaren Quellen und sind biologisch abbaubar. Dadurch sind sie geradezu prädestiniert für den Einsatz als Verpackung, insbesondere von temperaturempfindlichen Lebensmitteln wie Fleisch.

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Das Empa-Team experimentierte daraufhin mit verschiedenen Vorbehandlungs- und Herstellungsschritten. Dies ist auch in einem kurzen Video zu sehen.

Durch Bleichen und Oxidation des Ausgangsmaterials zum Beispiel verbessert sich die Qualität der gewonnenen Nanocellulosefasern. Mittels unterschiedlicher Gefrierverfahren lässt sich zudem die Größe und Ausrichtung der Poren im Aerogel steuern, was wiederum dessen isolierende und mechanische Eigenschaften beeinflusst.

„Dabei waren wir bestrebt, den ganzen Prozess möglichst einfach zu halten“, erzählt Empa-Forscher Gilberto Siqueira, Co-Autor des Papers. Deshalb ging es unter anderem um die Frage, welcher Rohstoff eingesetzt werden sollte. „Verglichen mit Rückständen aus der Agrarindustrie ist Holz eine kostspielige Quelle für Cellulose, und es hat bereits so viele andere Anwendungen.“ Auch dies war ein Argument für die Verwendung des Biertrebers.