Zelena Biomasna Energija d.o.o.
© 2012-2024
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Miscanthus-Biomasse in der modernen Produktion
Erforschen Sie das nachhaltige Potenzial von Miscanthus-Biomasse, das von kohlenstoffnegativen Biokraftstoffen bis hin zu biologisch abbaubaren Polymeren reicht.
Fotografie: Oleksandr Chabannyi / Zelena Biomasna Energija d.o.o.
Miscanthus ist eine pflegeleichte Kulturpflanze. Nach der Etablierung kann sie über 20 Jahre lang jährlich geerntet werden. Da sie wenig Dünger oder Pestizide benötigt, hat sie geringe Umweltauswirkungen und ist für schwierige Standorte geeignet.
„Ein Feld für eine Kultur wie Miscanthus zu widmen, erfordert einen Mentalitätswechsel bei den Landwirten. Aber es bietet ökologische Vorteile, wie den Schutz vor Erosion, die Kontrolle der Nitratauswaschung, die Erhaltung von Biodhabitats und die Kohlenstoffbindung im Boden", sagt Andreas Kiesel, Koordinator des EU-geförderten GRACE-Projekts.
Miscanthus wird derzeit hauptsächlich als fester Brennstoff für die Verbrennung, als Tierstreu und als Gartenmulch verwendet. Aber es könnte auch in wertvolleren Anwendungen eingesetzt werden – einschließlich Plattformchemikalien, Baumaterialien und natürlichen faserverstärkten Verbundstoffen.
BIO-BETON
Fotoquelle: www.ufarevue.ch
Beton, das weltweit nach Wasser am zweitmeisten verwendete Material, stellt aufgrund der erheblichen CO₂-Emissionen während seiner Produktion eine Umweltbelastung dar. Angesichts der aktuellen Diskussion über Stickstoff besteht ein zwingender Bedarf, nachhaltige Ansätze zur zirkulären Betonproduktion zu erforschen. Eine Vielzahl von Akteuren ist aktiv daran beteiligt, innovative Lösungen zu entwickeln, um die CO₂-Emissionen in der gesamten Betonversorgungskette zu reduzieren.
Eine bemerkenswerte Lösung besteht darin, Miscanthus in Beton einzubauen. Als leichtes Füllmaterial und Schottersubstitut trägt Miscanthus dazu bei, das Gewicht des Betons erheblich zu reduzieren, was erhebliche Vorteile in Bezug auf Fundamente, Installation und Transport bietet. Dies führt zu Kosten- und Energieeinsparungen und adressiert Umweltbedenken. Miscanthus-Beton weist hervorragende Eigenschaften auf, wie hohe Schalldämmung, Haltbarkeit und geringe Wartungsanforderungen. Seine Anwendungen reichen von Lärmschutzwänden über Straßenmöbel bis hin zu Radwegen.
Über seine strukturellen Vorteile hinaus ist Miscanthusfaser besonders interessant, da sie als erneuerbares Rohmaterial gilt, was eine kontinuierliche Versorgung sichert. Darüber hinaus ermöglicht die Ernte von Miscanthus eine vollständige Ressourcennutzung und eliminiert Abfälle. Bemerkenswert ist, dass Miscanthus-Beton vollständig recycelbar ist, was zu einem nachhaltigeren und zirkulären Bauökosystem beiträgt.
Eine bemerkenswerte Lösung besteht darin, Miscanthus in Beton einzubauen. Als leichtes Füllmaterial und Schottersubstitut trägt Miscanthus dazu bei, das Gewicht des Betons erheblich zu reduzieren, was erhebliche Vorteile in Bezug auf Fundamente, Installation und Transport bietet. Dies führt zu Kosten- und Energieeinsparungen und adressiert Umweltbedenken. Miscanthus-Beton weist hervorragende Eigenschaften auf, wie hohe Schalldämmung, Haltbarkeit und geringe Wartungsanforderungen. Seine Anwendungen reichen von Lärmschutzwänden über Straßenmöbel bis hin zu Radwegen.
Über seine strukturellen Vorteile hinaus ist Miscanthusfaser besonders interessant, da sie als erneuerbares Rohmaterial gilt, was eine kontinuierliche Versorgung sichert. Darüber hinaus ermöglicht die Ernte von Miscanthus eine vollständige Ressourcennutzung und eliminiert Abfälle. Bemerkenswert ist, dass Miscanthus-Beton vollständig recycelbar ist, was zu einem nachhaltigeren und zirkulären Bauökosystem beiträgt.
BIOETHANOL & PEF
Die Biomasse von Miscanthus der zweiten Generation, die als lignocellulosehaltige, nicht-essbare Biomasse klassifiziert wird, im Gegensatz zur ersten Generation, die aus essbaren Stärker-/Zuckerkulturen wie Mais und Getreide gewonnen wird, dient als wertvolle Quelle für die Bioethanolproduktion.
„Durch die Kombination mit sequestrierten Fermentationsabgasen aus stillgelegten Ölquellen hat diese Bioethanolproduktion die während des Prozesses verursachten Treibhausgasemissionen mehr als ausgeglichen. Der resultierende kohlenstoffnegative Biokraftstoff könnte für Anwendungen im Transportwesen, wie beispielsweise in der Luftfahrt, nützlich sein“, erklärt Kiesel von der Universität Hohenheim.
Das Team der Universität Hohenheim hat auch erfolgreich die Produktion der Plattformchemikalie HMF aus Miscanthus-Biomasse auf Pilotanlagebene demonstriert.
HMF kann zur Herstellung von PEF, einem biobasierten Polymer, verwendet werden, das fossilen PET ersetzen kann. Butandiol und Azelainsäure wurden zur Herstellung biobasierter Polymere verwendet, die im Boden biologisch abbaubar sind, was sie für die Landwirtschaft besonders relevant macht, um Recyclingbeschränkungen zu überwinden und Mikroplastikverschmutzung zu vermeiden. Mulchfolien und Pflanztöpfe wurden als Machbarkeitsnachweis entwickelt und befinden sich derzeit in der Kommerzialisierung.
„Wir haben HMF auch verwendet, um ein formaldehydfreies Harz herzustellen, das wir als Bindemittel für Miscanthus-Platten getestet haben. Diese Anwendung war nicht vorhergesehen und konnte nur aufgrund der Insolvenz eines früheren Projektpartners umgesetzt werden. So haben wir eine Krise in eine Gelegenheit verwandelt“, fügt Kiesel hinzu.
Darüber hinaus wurden zwei neuartige, mit Miscanthusfaser verstärkte Verbundwerkstoffe für den Automobilsektor entwickelt. „Später in diesem Jahr wird das erste Automodell mit Armaturenbrett-Elementen aus Miscanthusfaser-Verbundwerkstoffen ausgestattet sein, was ein großartiger Erfolg ist!“ merkt Kiesel an.
BIO-PLASTIK
Kunststoff, ähnlich wie Beton, ist ein allgegenwärtiges Material weltweit und hat unsere Lebensweise seit seiner Entstehung um 1900 grundlegend verändert. Diese bahnbrechende Substanz bietet außergewöhnliche Vielseitigkeit und Kostenwirksamkeit in der Produktion. Ein bemerkenswerter Nachteil ergibt sich jedoch aus ihrer nicht abbaubaren Natur, was zur anhaltenden Ansammlung von Kunststoffabfällen und gut dokumentierten schädlichen Umweltauswirkungen führt.
Die Einbeziehung von Miscanthus in die Produktion von Bioplastik bietet zwei wesentliche Vorteile: Erstens die Beseitigung des Bedarfs an Öl in der Bioplastikherstellung und zweitens die inhärente biologisch abbaubare und kompostierbare Natur des resultierenden Materials.
Bioplastik, das aus Miscanthus gewonnen wird, findet Anwendung in vielen Konsumgütern, darunter Becher, Teller, Pflanzgefäße und Kleiderbügel. Darüber hinaus dient es als hervorragende Alternative im Bereich der Lebensmittelverpackungsmaterialien. Dieser innovative Ansatz mindert die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen und greift das kritische Problem der Kunststoffpersistenz in der Umwelt an.
Die Einbeziehung von Miscanthus in die Produktion von Bioplastik bietet zwei wesentliche Vorteile: Erstens die Beseitigung des Bedarfs an Öl in der Bioplastikherstellung und zweitens die inhärente biologisch abbaubare und kompostierbare Natur des resultierenden Materials.
Bioplastik, das aus Miscanthus gewonnen wird, findet Anwendung in vielen Konsumgütern, darunter Becher, Teller, Pflanzgefäße und Kleiderbügel. Darüber hinaus dient es als hervorragende Alternative im Bereich der Lebensmittelverpackungsmaterialien. Dieser innovative Ansatz mindert die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen und greift das kritische Problem der Kunststoffpersistenz in der Umwelt an.
MISCANTHUS-MULCH
Fotoquelle: Zelena Biomasna Energija d.o.o.
Miscanthus erweist sich als ausgezeichnete Wahl für die Bodenbedeckung in Zier-, öffentlichen oder Gemüsegärten und bietet eine natürliche Lösung, um das Unkrautwachstum zu hemmen und die Bodenfeuchtigkeit um Pflanzen und Sträucher zu erhöhen. Diese Anwendung erweist sich als besonders vorteilhaft, da sie den Verlust von Mulch erheblich verringert.
Bemerkenswerterweise erfordert Miscanthus nach der Ernte keine zusätzliche Verarbeitung, um als effektive Mulchschicht zu dienen.
Die Miscanthus-Mulchschicht erfüllt eine doppelte Funktion, indem sie erhebliches Unkrautwachstum in neu gepflanzten Bereichen hemmt und zur Bodenverbesserung beiträgt. Reich an Fasern beeinträchtigt sie nicht die Bodenbedingungen, insbesondere die pH-Werte. Darüber hinaus fördert die aktive Interaktion des Bodenlebens mit der Miscanthus-Mulchschicht ein gesünderes Umfeld, was zu weniger Pflanzenerkrankungen führt. Die inhärenten Eigenschaften von Miscanthus, einschließlich seiner Resistenz gegen das Wachstum parasitärer Pilze, tragen zum allgemeinen Wohlbefinden der Pflanzen in den vorgesehenen Bereichen bei.
Bemerkenswerterweise erfordert Miscanthus nach der Ernte keine zusätzliche Verarbeitung, um als effektive Mulchschicht zu dienen.
Die Miscanthus-Mulchschicht erfüllt eine doppelte Funktion, indem sie erhebliches Unkrautwachstum in neu gepflanzten Bereichen hemmt und zur Bodenverbesserung beiträgt. Reich an Fasern beeinträchtigt sie nicht die Bodenbedingungen, insbesondere die pH-Werte. Darüber hinaus fördert die aktive Interaktion des Bodenlebens mit der Miscanthus-Mulchschicht ein gesünderes Umfeld, was zu weniger Pflanzenerkrankungen führt. Die inhärenten Eigenschaften von Miscanthus, einschließlich seiner Resistenz gegen das Wachstum parasitärer Pilze, tragen zum allgemeinen Wohlbefinden der Pflanzen in den vorgesehenen Bereichen bei.
MISCANTHUS-PAPIER
Die Papierindustrie, die jährlich für etwa 7 Prozent der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich ist, übertrifft die Luftfahrt in Bezug auf die Kohlenstoffdioxidemissionen. Mehr als die Hälfte des produzierten Papiers dient Verpackungszwecken, während etwa ein Drittel für Bücher, Zeitschriften, Zeitungen und verschiedene andere Anwendungen, einschließlich Toilettenpapier, verwendet wird.
Holzfasern, ein entscheidender Rohstoff für die Papierproduktion, stammen von Bäumen, die nachhaltig nachgepflanzt werden können, wodurch sie eine im Grunde unbegrenzte Ressource darstellen. Der Nachteil liegt jedoch in den erheblichen Energie- und Wasserressourcen, die mit der Papierherstellung aus Holz verbunden sind.
Eine vielversprechende Alternative besteht darin, Miscanthusfasern zu nutzen, was eine praktikable Möglichkeit darstellt, die traditionelle Holzstoffproduktion zu ergänzen. Durch die Einbeziehung von Miscanthusfasern wird es möglich, bis zu etwa ein Viertel des traditionell in der Papierherstellung verwendeten Holzstoffs einzusparen. Dies wirkt sich positiv auf die Umweltbelastung der Papierproduktion aus und trägt zur Ressourcenschonung bei.
Holzfasern, ein entscheidender Rohstoff für die Papierproduktion, stammen von Bäumen, die nachhaltig nachgepflanzt werden können, wodurch sie eine im Grunde unbegrenzte Ressource darstellen. Der Nachteil liegt jedoch in den erheblichen Energie- und Wasserressourcen, die mit der Papierherstellung aus Holz verbunden sind.
Eine vielversprechende Alternative besteht darin, Miscanthusfasern zu nutzen, was eine praktikable Möglichkeit darstellt, die traditionelle Holzstoffproduktion zu ergänzen. Durch die Einbeziehung von Miscanthusfasern wird es möglich, bis zu etwa ein Viertel des traditionell in der Papierherstellung verwendeten Holzstoffs einzusparen. Dies wirkt sich positiv auf die Umweltbelastung der Papierproduktion aus und trägt zur Ressourcenschonung bei.
Fotoquelle: Zelena Biomasna Energija d.o.o.
FAZIT
Die Nutzung von Miscanthus-Biomasse zeigt einen facettenreichen und vielversprechenden Ansatz für nachhaltige Lösungen in verschiedenen Branchen. Die Vielseitigkeit von Miscanthus wird deutlich durch seine Rolle als wertvolle Ressource für die Bioethanolproduktion, die eine kohlenstoffnegative Biokraftstoffoption bietet, die die Treibhausgasemissionen ausgleicht. Darüber hinaus zeigt die Produktion von Plattformchemikalien wie HMF aus Miscanthus das Potenzial als Vorläufer für biobasierte Polymere und adressiert die Notwendigkeit, fossile Materialien zu ersetzen.
Die innovativen Anwendungen erstrecken sich auch auf die Landwirtschaft, wo biologisch abbaubare biobasierte Polymere aus Miscanthus in Mulchfolien und Pflanztöpfen nützlich sind, wodurch Recyclingprobleme gemildert und das Risiko von Mikroplastikverschmutzung reduziert wird. Darüber hinaus veranschaulicht die unerwartete Entwicklung eines formaldehydfreien Harzes für Miscanthus-Platten die Anpassungsfähigkeit dieser Biomasse, um auf aufkommende Bedürfnisse zu reagieren und Herausforderungen in Chancen zu verwandeln.
Die Akzeptanz neuartiger, mit Miscanthusfaser verstärkter Verbundwerkstoffe im Automobilsektor, die in der Einführung von Armaturenbrett-Elementen in kommenden Automodellen gipfelt, unterstreicht das Potenzial des Materials, zu nachhaltigen Praktiken in der Fertigung beizutragen.
Insgesamt erweist sich Miscanthus-Biomasse als erneuerbare und vielseitige Ressource, die umweltfreundliche Alternativen in den Bereichen Energie, Materialien und Landwirtschaft bietet. Während die Branchen bestrebt sind, ihren ökologischen Fußabdruck zu minimieren, präsentieren die vielfältigen Anwendungen von Miscanthus einen überzeugenden Fall für seine Integration in gängige Praktiken und tragen zu einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Zukunft bei.
Die innovativen Anwendungen erstrecken sich auch auf die Landwirtschaft, wo biologisch abbaubare biobasierte Polymere aus Miscanthus in Mulchfolien und Pflanztöpfen nützlich sind, wodurch Recyclingprobleme gemildert und das Risiko von Mikroplastikverschmutzung reduziert wird. Darüber hinaus veranschaulicht die unerwartete Entwicklung eines formaldehydfreien Harzes für Miscanthus-Platten die Anpassungsfähigkeit dieser Biomasse, um auf aufkommende Bedürfnisse zu reagieren und Herausforderungen in Chancen zu verwandeln.
Die Akzeptanz neuartiger, mit Miscanthusfaser verstärkter Verbundwerkstoffe im Automobilsektor, die in der Einführung von Armaturenbrett-Elementen in kommenden Automodellen gipfelt, unterstreicht das Potenzial des Materials, zu nachhaltigen Praktiken in der Fertigung beizutragen.
Insgesamt erweist sich Miscanthus-Biomasse als erneuerbare und vielseitige Ressource, die umweltfreundliche Alternativen in den Bereichen Energie, Materialien und Landwirtschaft bietet. Während die Branchen bestrebt sind, ihren ökologischen Fußabdruck zu minimieren, präsentieren die vielfältigen Anwendungen von Miscanthus einen überzeugenden Fall für seine Integration in gängige Praktiken und tragen zu einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Zukunft bei.
20 JULY
Autor: Oleksandr Chabannyi
Foto: Zelena Biomasna Energija d.o.o.
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