04.03.2021

Pflanzliche Proteine: Fraunhofer will Erdöl den Rücken kehren

Die Abkehr vom Erdöl hin zu nachwachsenden Rohstoffen. Diese Vision will ein Forscherteam von Fraunhofer umsetzen und pflanzliche Proteine für die industrielle Anwendung nutzen. Ob das auch gelingt?

Proteine gehören wie Cellulose, Lignin und Fette zu nachwachsenden Rohstoffen. Allerdings wird ihr Potenzial für die chemische Industrie bisher kaum genutzt. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) will das nun ändern. Ziel des Projekts TeFuProt (kurz für: technofunktionelle Proteine): die Abkehr vom Erdöl, hin zu nachwachsenden Rohstoffen. Mit diesem bioökonomischen Ansatz will man der Verknappung und der langfristigen Verteuerung fossiler Rohstoffe entgegenwirken. Eine echte Alternative zu Erdöl könnte nun an Fahrt aufnehmen.

Proteinquelle und Nebenprodukt: Raps

Beim Verarbeiten von pflanzlichen Agrarrohstoffen wie Raps fallen große Mengen an Proteinen an. Sie sind ein Nebenprodukt der Rapsölgewinnung, bei der Öl aus dem Korn gepresst wird. Übrig bleiben proteinhaltige Produktionsreste, sogenannter Rapsschrot oder Rapspresskuchen. “Dieser Rückstand wird bislang überwiegend als Futtermittel in der Nutztierhaltung eingesetzt. Allerdings gibt es hier wegen der enthaltenen Bitterstoffe Limitierungen”, erläutert Andreas Fetzer, Wissenschaftler am Fraunhofer IVV in Freising, Deutschland. 

© shutterstock
Als Nebenprodukt der Rapsölgewinnung verbleiben proteinhaltige Produktionsreste.

© Fraunhofer IVV
Nach der Entölung der Rapssaat verbleiben proteinreiche Reststoffe (Rapsschrot und -presskuchen).

Raps als Zusatzstoff

Die Proteinfraktionen des Rapspresskuchens bieten aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften wie Schaum-, Gel- und Filmbildungseigenschaften sowie Wasserhaltungsvermögen großes Potential für unterschiedlichste technische Anwendungen. Sie eignen sich etwa als Zusatzstoffe für Farben, Lacke, Klebstoffe, Schmiermittel, Baumaterialien, Reinigungsmittel oder Polymere. “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.

Alternatives Bindemittel in Farben und Lacken

Insbesondere die filmbildenden Eigenschaften konnten in Tests überzeugen: “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. Die Proteine eignen sich so prinzipiell als alternatives Bindemittel in Farben und Lacken, Holzlasuren oder Parkettbeschichtungen, die bislang in der Regel erdölbasierte Rohstoffe enthalten. Beispielsweise ließen sich so Acrylate durch Proteinpräparate ersetzen”, so Fetzer. Hervorzuheben sei zudem die Fähigkeit der Proteine, Farbstoffe sehr gut zu binden bzw. als Barriere zu fungieren. Gerade im Holzbereich zeigte sich so ein Mehrwert der proteinbasierten Beschichtung: Ein “Ausbluten” der Farbstoffe aus dem Holz konnte verhindert werden.

© shutterstock
Proteine eignen sich als alternatives Bindemittel in Farben und Lacken. So lassen sich Acrylate durch Proteinpräparate ersetzen.

© Fraunhofer IVV
Bei Fraunhofer IVV wird aus den Reststoffen der Agrarindustrie durch schonende Verfahren hochwertige Proteinisolate gewonnen.

Chance zu Sprunginnovationen

Ergebnis der langjährigen Projektarbeit der insgesamt 18 Partner sind eine Reihe von vielversprechenden Produkten, die teils bereits als Prototyp vorliegen:

  • Bioabbaubare Folien, als Verpackungsmaterial etwa für Waschmittelportionen oder als Pflanzfolien
  • Faserplatten aus Produktionsresten
  • mit Rapsprotein modifizierte Bindemittel
  • flammstabile Isolierschäume für die Bauwirtschaft
  • Formschaum für Verpackungen
  • Faserschutz und Farbübertragungsinhibitoren in Öko-Waschmitteln
  • Verdickerkomponenten für Schmierstoffe
  • Binder für Gleitlacke
  • Additive in Universalreinigern für Holzoberflächen.

“Die Proteine in die Produkte einzuarbeiten und Eigenschaften mit Mehrwert zu generieren, ist in vielen Fällen gelungen”, resümiert der Forscher. Im nächsten Schritt sollen die Präparate optimiert und zur Marktreife geführt werden. Das langfristige Ziel dahinter? Petrochemische durch biobasierte Produkte zu ersetzen, allerdings im großen Maßstab. Außerdem: Die höhere Wertschöpfung in der chemischen Industrie durch die Verwendung pflanzlicher Proteine. 

 

 

Quelle: Fraunhofer IVV