Bagasse fällt als Neben- bzw. Abfallprodukt bei der Zuckergewinnung aus Zuckerrohr an. Um aus diesem Produktstrom einen Mehrwert zu generieren, soll die Bagasse durch chemische oder enzymatische Modifizierung (Veresterungen) in ein Material umgewandelt werden, welches sich im Extruder und durch Spritzguss thermoplastisch verarbeiten lässt. Weiterhin sollen bestimmte Fraktionen der Bagasse als Füllstoff und Verstärkungsmaterial in biobasierten Kunststoffen wie z.B. Bio-PE, PLA, etc. und insbesondere in den im Projekt neu entwickelten Bagasse-Estern eingesetzt werden. In dem Projekt sind zwei Partner aus Deutschland und drei aus Brasilien beteiligt. Das Ausgangsmaterial, die Zuckerrohrbagasse, wird von brasilianischer Seite einerseits in nativer Form und andererseits fraktioniert zur Verfügung gestellt. Diese Rohstoffe werden am Fraunhofer IAP durch Veresterungen chemisch modifiziert. Parallel dazu findet eine enzymatische Veresterung in Brasilien statt. IAP und Tecnaro werden beide resultierende Ester charakterisieren, verarbeiten und daraus in komplementärer Arbeitsteilung thermoplastisch verarbeitbare Biopolymer-Compounds entwickeln. Neben dem Einsatz der chemisch bzw. enzymatisch modifizierten Rohstoffe sollen weitere Bagassefraktionen als Verstärkungskomponente in Biopolymersystemen eingesetzt werden. Im Anschluss sollen von TECNARO auf Basis der neuen Bagassematerialien ggf. in Zusammenarbeit mit Pilotkunden Demonstrator-Bauteile gefertigt werden.
Hintergrund: In Brasilien fallen - bei der Bioethanolherstellung aus Zuckerrohr - jährlich etwa 250 Mio. Tonnen Bagasse an. Die Reststoffe werden überwiegend energetisch bei einer Verbrennung vor Ort, in der 'USINA', verwertet. Die Prozessdampferzeugung erfolgt mit Wirbelschicht- und Rostanlagen, die teilweise über 50 Jahre alt und häufig nicht energetisch optimiert sind. Die Intensivnutzung der Böden und die Ausbringung von unbehandelten Reststoffen haben eine Versauerung der Böden und eine mangelnde Nährstoffversorgung zur Folge. Diese Defizite des Bodens führen ohne Gegenmaßnahmen zu Degeneration der Zuckerrohrbepflanzung. Ziel: Das Ziel des Vorhabens ist es, die Reststoffe durch thermochemische Verfahren (Vergasung und Verbrennung) energetisch zu verwerten und die bestehenden Prozessketten zu optimieren. Die Verfahren sollen energetisch aber auch hinsichtlich der Eigenschaften der Aschen dahingehend verbessert werden, dass diese nach einer Aufbereitung wieder dem Stoffkreislauf zugeführt werden können. Hierzu werden in Vergasungs- und Verbrennungsprozessen schadstoffarme Aschen erzeugt und zu vollwertigen und konkurrenzfähigen Recyclingdüngern weiterverarbeitet. Zudem besteht die Möglichkeit, die Aschen, denen die Nährstoffe entzogen wurden als (funktionale) Füllstoffe in (Bio-)Polymer-Compounds einzusetzen. In Abstimmung mit den brasilianischen Partnern werden Konzepte für eine nachhaltige Wiederverwertung ermittelt. Mit dem Verbundprojekt kann das ITC seine internationalen Kontakte nach Brasilien hin erweitern und seine langjährige Expertise im Bereich der Verbrennung von schwierigen Brennstoffen (Schwerpunkt Abfall und Biomassen) auf die Reststoffe aus der Zuckerrohrherstellung anwenden. Die Ergebnisse der Untersuchungen, insbesondere zur Anwendung der Aschen in N-P-K-Düngern können auf andere, derzeit durch das Institut betreuten Projekte, z.B. mit Klärschlämmen, Gärresten, Hühnermist, etc. übertragen werden. Angestrebte Ergebnisse: Neben der energetischen Optimierung der Prozesse vor Ort in Zusammenarbeit mit den Anlagenbetreibern und brasilianischen Forschungspartnern sollen zukünftig ökonomisch und technisch umsetzbare Verwertungs- und Nutzungspfade für Aschen aus der thermo-chemischen Umsetzung evaluiert werden. Dabei sind Kriterien wie z.B. der Nährstoffgehalt, die Anlagenverfügbarkeit und das Verbrennungsverhalten von Bagasse, Stroh und Filterkuchen sowie die Nutzung der Vinasse mit den jeweils spezifischen Eigenschaften zu berücksichtigen.