Bei der Produktion von einem Kilogramm löslichem Kaffee entstehen 2 kg nasser Kaffeesatz. So werden allein in der EU jährlich etwa 1.000.000 t Reststoffe durch Kaffeesatz erzeugt. Im Projekt „InKa – Intermediate aus industriellem Kaffeesatz“ will ein Forscherteam in den nächsten drei Jahren nun einen industrienahen Ansatz ausarbeiten, um kommerziell anfallenden Kaffeesatz in hochwertige Zwischenprodukte zu überführen.
Diese Zwischenprodukte sollen dabei nicht nur als Rohstoff für biobasierte Produkte verwendet werden, sondern auch zu bisher nicht erreichbaren Eigenschaftsverbesserungen verschiedener Endprodukte führen. Auch ist denkbar, dass sie bei ernsthaften Rohstoffengpässen als alternative Rohstoffquelle fungieren.
Geplante Entwicklungsschritte
Die geplanten Arbeitsschritte umfassen:
die Auftrennung des Kaffeesatzes in sinnvoll zusammengefasste Komponentengruppen,
die Aufreinigung dieser Komponentengruppen
und insbesondere die hochwertige Nutzung der erzeugten Intermediate.
Das Kaffeeöl ist nicht für den Verzehr geeignet, lässt sich jedoch mittels Umesterung in ein wertvolles chemisches Zwischenprodukt umwandeln. Ein weiterer Arbeitsschritt ist dann, den Einsatz dieser biobasierten Bausteine in Synthesen zu prüfen, in denen Additive für Kunststoffe wie Weichmacher oder Schlagzähigkeitsmodifikatoren hergestellt werden.
Rohstoff für Papier und Karton
Die Wissenschaftler untersuchen den entölten Kaffeesatz auch als alternativen Rohstoff für die Papier- und Kartonindustrie. Dafür wird er nach entsprechender Zerkleinerung in Faserstoffe eingebracht und die weitere Verarbeitung getestet.
Darüber hinaus können im Verwertungsprozess weitere organische Verbindungen wie Glycerin, Fettsäuren, Polysaccharide oder Aromastoffe gewonnen und für eine Verwertung bereitgestellt werden. Im Nachgang wollen die Forscher mittels einer Stoffstromanalyse den möglichen Einfluss auf die Rohstoffversorgung im Markt transparent machen.
„Das angestrebte Verfahren als Ganzes ist hoch innovativ und beinhaltet wichtige Beiträge zu aktuellen internationalen Forschungsfeldern wie In-situ-Umesterung im Kaffeesatz, chemische Modifizierung der isolierten Intermediate oder Entwicklung migrationsarmer Schlagzähigkeitsmodifikatoren“, sagt Inna Bretz, Projektleiterin und Gruppenleiterin in der Abteilung für Biobasierte Kunststoffe beim Fraunhofer Umsicht. „Dabei entwickeln wir den technischen Prozess vom Labor bis zum industriellen Scale-up.“
Zusammenarbeit mit der Industrie
Der Projektpartner BellePapier wird nach Herstellung der Zwischenprodukte Anwendungstests mit entöltem Kaffeesatz durchführen und die Ergebnisse des Projekts bewerten. „Der entölte Kaffee kann für spezielle Papier- und Kartonsorten eine gute Rohstoffergänzung sein. Er enthält Cellulose – ähnlich wie der Faserstoff, aus dem Papier entsteht“, erklärt BellePapier-Geschäftsführer Dr. Jürgen Belle. Aber auch als Prozesshilfsmittel könnte der Kaffeesatz interessant sein. „Wir sind sehr neugierig, welche Potenziale sich mit diesem neuen Werkstoff heben lassen.“
Vorstellung auf der Hannover Messe
Auf der Hannover Messe vom 13. bis 17. Juli 2020 stellt das Forscherteam das Projekt „InKa“ auf dem Schaufenster Bioökonomie vor, einem Gemeinschaftsstand von Biopro Baden-Württemberg, dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (vertreten durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe) sowie dem Bundesministeriums für Bildung und Forschung (vertreten durch den Projektträger Jülich).
Gefördert wird das Projekt im Rahmen der Fördermaßname Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.
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