DE19732077A1 - Verfahren zur Behandlung und Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen in der Landwirtschaft und in der Industrie.

Es ist bekannt, daß in zunehmendem Maße im Interesse einer ökologischen Kreislaufwirtschaft Stoffe zum Einsatz kommen, die auf der Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden und deren Verarbeitung sowie ihre spätere Verwertung ökonomisch und ökologisch vertretbar und sinnvoll erscheint.

Beispiele dafür sind die Herstellung von Verpackungsmitteln aus Maisstärke oder Stroh oder die Herstellung von Kraftstoffen aus Pflanzenölen.

Stets ist eine Vorbehandlung der nachwachsenden Rohstoffe erforderlich, damit entweder spezielle Inhaltsstoffe (z. B. Stärke, Pflanzenöle) oder landwirtschaftliche Neben- oder Abprodukte (z. B. Stroh) für technische Zwecke nutzbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung und Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen zu schaffen, das geeignet ist, eine Verwendung der Pflanze als Ganzes zuzulassen und die daraus gewonnenen Materialien als Rohstoffe für die Herstellung von Endprodukten direkt zu verwenden.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Raps, noch im Grünzustand, also kurz vor dem Absterben der Pflanze, erkennbar am Welken der Blätter trotz ausreichend zur Verfügung stehender Feuchtigkeit, geerntet, eine geeignete Faserstruktur und in seinen Zellinhaltsstoffen ausreichend Bindemittel besitzt, wodurch es möglich ist, nach der Zerkleinerung der Pflanzen durch Häckseln und/oder Mahlen einen Rohstoff zu gewinnen, der sich im Frischzustand mit und ohne natürliche Bindemittel und/oder Zuschlagsstoffen zu verschiedenen Endprodukten verarbeiten bzw. nach seiner Trocknung problemlos bis zu seiner weiteren Verarbeitung lagern läßt. Die gleichen Endprodukte mit analogen Eigenschaften können aus dem getrockneten, gelagerten Rohprodukt hergestellt werden, wenn durch Wasser dem Rohprodukt die durch Trocknung entzogene Feuchtigkeit wieder zugeführt wird.

Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vollständige Verwertung der zur Verfügung stehenden Biomasse zur Herstellung von Produkten, die in den verschiedensten Bereichen einsetzbar sind, wie für:

• - Verpackungsmittel,
• - Dämmstoffe,
• - Isolierschichten in Verbundmaterialien,
• - Leichtbauelemente,
• - Formteile,
• - Filter,
• - Abdeckmatten für Renaturierungs-/Rekultivierungszwecke
  u. a.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagene Lösung zeichnet sich ebenfalls dadurch aus, daß das aus den nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Material seine Eigenschaften nach dem Recycling der Endprodukte nicht verliert und wieder vollständig zur Herstellung neuer, gleichwertiger Endprodukte einsetzbar ist. Weiterhin zeichnen sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Materialien dadurch aus, daß sie vollständig biologisch abbaubar sind und somit die aus ihnen hergestellten Endprodukte nach ihrem Einsatz dem natürlichen Stoffkreislauf problemlos wieder zugeführt werden können, entweder direkt nach ihrer Zerkleinerung als natürlicher Dünger oder indirekt nach ihrer Kompostierung. Da der Erntetermin der nachwachsenden Rohstoffe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weit vor dem eigentlichen traditionellen Erntetermin liegt, lassen die freiwerdenden landwirtschaftlichen Nutzflächen eine Neuaussaat geeigneter Kulturen zu, um so die verbleibende Vegetationsperiode zur weiteren Biomasseproduktion zu nutzen.

Die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Rapspflanze, deren sämtliche Pflanzenteile vollständig erhalten sind (Erntetermin in der ersten Junidekade), wird nach der Ernte sofort im Grünzustand einschließlich Wurzeln zunächst auf eine Stücklänge von 4 cm gehäckselt und anschließend mit einer Schlagmühle auf eine Pflanzenfaserlänge von < 5 mm zerkleinert. Die breiartige Frischmasse wird in eine Petrischale mit einem Durchmesser von 50 mm bis zu einer Schichtdicke von 8 mm gegossen und mit einem Stempel per Hand verdichtet. Das Material läßt sich leicht durch Umstülpen der Petrischale nach dieser Formgebung entfernen. Der entstandene Körper wird anschließend luftgetrocknet. Durch seine fasrige Struktur mit hoher Porosität und seine Festigkeit bedingt, eignet sich das gewonnene Material z. B. als Dämmstoff oder Filter.

Beispiel 2

Eine Rapspflanze wird gemäß Beispiel 1 gehäckselt und zerkleinert bei gleichzeitiger Zugabe 0,5 Ma.-% getrockneter Gelatine. Analog Beispiel 1 wird ein Körper hergestellt, dessen Trocknung mittels Mikrowelle auf einen Trockensubstanzgehalt von 95% erfolgt. Es entsteht ein Material mit hoher Festigkeit, so daß damit die Herstellung von Formstücken möglich ist.

Beispiel 3

Eine Rapspflanze wird gemäß Beispiel 1 gehäckselt und zerkleinert und anschließend in einer Mikrowelle auf einen Trockensubstanzgehalt von 95% getrocknet. Mit Wasser wird die getrocknete Masse wieder auf ihren ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt angefeuchtet und analog Beispiel 1 daraus ein Körper hergestellt und luftgetrocknet. Der entstandene Körper besitzt die gleichen Materialeigenschaften wie der aus Beispiel 1.

Beispiel 4

Der Körper aus Beispiel 1 wird zermahlen und die erhaltene Masse anschließend mit Wasser auf den Feuchtigkeitsgehalt der Frischmasse aus Beispiel 1 angefeuchtet. Analog Beispiel 1 wird daraus erneut ein Körper hergestellt und luftgetrocknet, der nach abgeschlossener Trocknung die gleichen Materialeigenschaften besitzt wie der aus Beispiel 1.

Beispiel 5

Der Körper aus Beispiel 2 wird zermahlen und die erhaltene Masse anschließend mit Wasser auf den Feuchtigkeitsgehalt der Frischmasse aus Beispiel 2 angefeuchtet. Analog Beispiel 2 wird daraus erneut ein Körper hergestellt und in der Mikrowelle getrocknet. Nach abgeschlossener Trocknung hat er die gleichen Materialeigenschaften wie der aus Beispiel 2.

Beispiel 6

Eine Rapspflanze wird gemäß Beispiel 1 gehäckselt und zerkleinert und anschließend in einer Mikrowelle auf einen Trockensubstanzgehalt von 95% getrocknet. Gleichzeitig wird der Körper aus Beispiel 3 zerkleinert und mit der getrockneten Frischmasse im Verhältnis 1 : 1 gemischt. Nach Anfeuchten der Mischung mit Wasser auf den Feuchtigkeitsgehalt der Frischmasse erfolgt die Herstellung eines erneuten Körpers analog Beispiel 1. Er besitzt nach seiner Lufttrocknung die gleichen Materialeigenschaften wie der aus Beispiel 1.

Claims (5)

1. Verfahren zur Behandlung und Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen, z. B. landwirtschaftliche Nutzpflanzen wie Raps, Senf, Leinen, Hanf, Sonnenblumen, Mais, Mohn, Lupinen, Erbsen, Klee, Luzerne, Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, dadurch gekennzeichnet, daß die nachwachsenden Rohstoffe als ganze Pflanze oder oberirdische Teil der Pflanze im Stadium der maximalen Biomasseproduktion noch im Grünzustand, d. h. kurz vor dem Absterben von Pflanzenteilen oder der ganzen Pflanze, geerntet, dabei gehäckselt und/oder gemahlen und danach sofort als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Endprodukten verwendet werden oder nach dem Häckseln und/oder Mahlen umgehend zur Herstellung der Lagerfähigkeit auf einen Trockensubstanzgehalt < 12 Ma.-% getrocknet als Zwischenprodukt zur Verfügung stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial zur Herstellung von

• - Verpackungsmitteln,
• - Dämmstoffen,
• - Isolierschichten in Verbundmaterialien,
• - Leichtbauelementen,
• - Formteilen,
• - Filtern,
• - Abdeckmatten für Renaturierungs-/Rekultivierungszwecke

verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zugabe von Zuschlagsstoffen zu dem Ausgangsmaterial wie Gelatine, Stärke, Melasse und anderen, die Bindung der Fasern im Ausgangsmaterial beeinflussenden Stoffen bis zu einem Anteil von 20 Ma.-% die gewünschten Eigenschaften der Endprodukte erreicht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt mit Wasser auf den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials angefeuchtet und anschließend zur Herstellung von Endprodukten verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellten Endprodukte nach ihrer Verwendung wieder zerkleinert, mit Wasser auf den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials angefeuchtet und dem Ausgangsmaterial mit einem Anteil von 0 Ma.-% bis 100 Ma.-% zur Herstellung neuer Endprodukte zugegeben werden.