Grüne Bioraffinerie - Verwertung der Grasfaserfraktion

Ausgangslage und Motivation

In der österreichischen Landwirtschaft vollzieht sich gegenwärtig ein massiver Strukturwandel, der gekennzeichnet ist durch einen Rückgang der Viehwirtschaft (Milchproduktion) was eine Zunahme an überschüssiger Grünlandbiomasse bzw. an nicht mehr benötigtem Grünland zur Folge hat (nicht bewirtschaftete Bracheflächen). Um dieses für traditionelle Zwecke nicht mehr benötigte Grünland sowie die durch dieses Grünland wesentlich geprägten Kulturlandschaften weiterhin zu erhalten, ist es erforderlich, für die überschüssige Grünlandbiomasse neue Verwertungsmöglichen zu erschließen.

Eine innovative Möglichkeit zur alternativen Verwertung dieser überschüssigen Grünlandbiomasse bietet das Technologiekonzept einer sogenannten GRÜNEN BIORAFFINERIE. Die Grundidee dabei ist die, dass in Analogie zu einer Erdölraffinerie der Rohstoff "Grünlandbiomasse" (z.B. Gras, Klee, Luzerne etc.) in einer einzigen Verarbeitungsanlage möglichst vollständig (Ganzpflanzennutzung) und ohne Anfall von Abfällen (zero-waste) in eine Vielzahl verkaufbarer Produktgruppen weiterverarbeitet wird.

Ein wesentlicher Verfahrensschritt dabei ist jener der mechanischen Fraktionierung der primären Rohstoffe in eine flüssige Fraktion (Presssaft) und in eine feste Fraktion (Presskuchen). Der Presssaft enthält wasserlösliche Wertstoffe (z.B. Milchsäure und Aminosäuren), der Presskuchen besteht zum überwiegenden Teil aus Grasfasern unterschiedlichster Größe.

Projektziele

Die in einer GRÜNEN BIORAFFINERIE anfallende Faserfraktion stellt mengenmäßig den größten Stoffstrom dar. Angesichts dieser Tatsache wird die Gesamtwirtschaftlichkeit einer GRÜNEN BIORAFINERIE wesentlich vom entsprechenden Beitrag der Faserfraktion bestimmt.

Das gegenständliche Projekt hat deshalb folgende Zielsetzungen:

1. Recherche von Verwertungsmöglichkeiten für die in einer GRÜNEN BIORAFFINERIE anfallende Faserfraktion mit möglichst hohem Wertschöpfungsniveau.
2. Erarbeitung einer Systematik zur Charakterisierung von Grasfasern sowie Ermittlung von Messwerten für ausgewählte mechanische und chemische Eigenschaften von Grasfasern.
3. Durchführung von Grundlagenversuchen zur Klärung der Frage, ob die in einer GRÜNEN BIORAFFINERIE anfallende Grasfaserfraktion grundsätzlich als alternativer Faserrohstoff bei der Produktion verschiedener Faserprodukte einsetzbar ist (Dämmstoffe, Materialien für Gartenbau, Spezialfuttermittel).
4. Ausarbeitung von Grundlagen für Planung, Errichtung und Betrieb einer GRÜNEN BIORAFFINERIE im Technikums- bzw. Produktionsmaßstab.
5. Abschätzung der Wirtschaftlichkeit einer GRÜNEN BIORAFFINERIE unter österreichischen Rahmenbedingungen.

Methode der Bearbeitung (Arbeitsprogramm)

Die Umsetzung des Projekts erfolgt in 6 Arbeitspaketen:

• AP1: Recherche möglicher Verwertungsmöglichkeiten für Grasfasern.
• AP2: Analyse der Grasfasereigenschaften.
• AP3: Dämmstoffe aus Grasfasern.
• AP4: Materialien im Garten- & Landschaftsbau aus Grasfasern.
• AP5: Spezialfuttermittel aus abgepressten Grasfasern.
• AP6: Markt- und Wirtschaftlichkeitsanalyse.

Verwendete Rohstoffe, Apparate und Maschinen

Für die Silier- und Abpressversuche wurden unterschiedliche Grasarten aus unterschiedlichen Wiesen getestet:

1. Knaulgras (100% Dactylis glomerata)
2. Ryegras (100% Lolium hybridum GUMPENSTEIN)
3. Weizengras (100% Triticum aestivum L.)
4. Luzerne (100% Medicago sativa L.)
5. Kleegras (Mischung aus diversen Gras und Kleearten)
6. Dauerwiese (Mischung aus diversen Gräsern und Kräutern aus extensiver Bewirtschaftung)

Die eigentlichen Silier- und Abpressversuche setzen sich aus folgenden Verfahrensschritten zusammen, für die jeweils geeignete Maschinen bzw. Apparate eingesetzt wurden:

• Mähen des Frischgrases
• Inokkulieren mit Starterkulturen für Silageprozess
• Verpressung zu Ballen (Ballenpresse)
• Silageprozess
• Transport der Grassilageballen
• Zerkleinerung der Grassilage (Häckseln)
• mechanische Fraktionierung (Schneckenpresse)
• Filtration, Kühlung und Zwischenlagerung des Presssafts bzw. Trocknung Zwischenlagerung der Presskuchens.

Projektleiter:
Dr. Bruno Wachter
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH

Partner:
Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Michael Narodoslawsky
Institut für Gl. der Verfahrens- und Anlagentechnik, TU Graz

Univ.-Doz. Dr. Karl Buchgraber
Bundesanstalt für alpenländische Landwirtschaft (BAL) Gumpenstein, Institut für Pflanzenbau und Kulturlandschaft

Kooperationspartner
Wirtschaft:

Dr. Manfred Doppelreiter
Heraklith GmbH; F&E, Systementwicklung

Dr. Wolfgang Stadlbauer
Zellform GmbH

Ing Manfred Kern
Borckenstein AG

DI Werner Lorenz
Lactoprot Alpenländische Milchindustrie und Handels- AG

Christian Hiel
KeyDreams Die Marketingberatung

DI Johann Payerl
FEX ÖKO-Faserverarbeitungs-GmbH

Kooperationspartner
Wissenschaft:

DI Dr. Christian Krotschek
Regionalentwicklungsgesellschaft Feldbach GmbH, Kornberg Institut für Nachhaltige Regionalentwicklung und Angewandte Forschung

Ao. Univ.-Prof. DI Dr. Michael Narodoslawsky
Kornberg Institut und Inst. für Grundlagen der Verfahrenstechnik, TU- Graz

o.Univ.-Prof. DI Dr. Ingo Marini
Technische Universität Wien, Institut für Verfahrens-, Brennstoff- und Umwelttechnik

Assist. Prof. Dr. Karin Stana-Kleinschek,
University of Maribor, Institute of Textile Chemistry, Ecology and Colorimetry, Laboratory for Characterisation and Processing of Polymers (LCPP)

Univ.-Prof. Dr. Christine Iben; Univ.-Prof. Dr. Josef Böhm
Veterinärmedizinische Universität Wien, Institut für Ernährung

Ansprechpartner

DI Dr. Bruno Wachter
JOANNEUM RESEARCH
Institut für Nachhaltige Techniken und Systeme (JOINTS)
A-8010 Graz, Elisabethstrasse 16-18
Tel.: +43.(0)316/876 2950, Fax: +43.(0)316/876 2955
e-mail: bruno.wachter@joanneum.ac.at