Robert Klatt
Ein neues Verfahren erzeugt aus Getreideresten der Bierherstellung Aktivkohle und Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Verwendet werden können die Materialien zum Beispiel zur Wasseraufbereitung.
Belfast (Nordirland). Bier, das laut Ausgrabung bereits vor 13.000 Jahren im heutigen Israel hergestellt wurde, gehört auch heute noch zu den beliebtesten alkoholhaltigen Getränken der Erde. Den weltweit höchsten Bierkonsum pro Person hat dabei Tschechien, das laut dem Portal Statista im Jahr 2017 auf 138 Liter kamen. In den 1970er und 1980er Jahren lag der Konsum in Deutschland laut Statista bei mehr als 140 Litern pro Kopf. Inzwischen werden in Deutschland 102 Liter pro Kopf gesunken, was im globalen Vergleich ein immer noch sehr hoher Wert ist.
Bei der Herstellung von Bier aus fermentierten Weizen entstehen Abfallprodukte, die derzeit zur Produktion von Biogas und als Tierfutter genutzt werden. Wissenschaftler der Queen’s University haben nun im Fachmagazin Journal of Chemical Technology and Biotechnology eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht die Getreidereste des Brauvorgangs in Kohlenstoff umzuwandeln. Wie Studienleiter Ahmed Osman erklärt „ist die weltweite Nachfrage nach Kohlenstoff groß, weil er für die Produktion von Brennstoffen für den Haushalt, für Holzkohle zum Grillen und als Bestandteil von Wasserfiltern genutzt wird.“
Das dazu benutzte Verfahren ist technisch einfach. Im ersten Schritt werden die Getreidereste getrocknet, danach folgte eine Behandlung mit Chemikalien und Hitze. Wie Osman erklärt, werden dazu Phosphorsäure und Kaliumhydroxid genutzt, die beide sehr preisgünstig und in großen Mengen verfügbar sind. Der in den Getreideresten enthaltene Kohlenstoff kann so von den restlichen Bestandteilen isoliert werden, was eine Weiterverarbeitung ermöglicht.
Es entsteht bei dem Isolationsprozess zuerst Aktivkohle. Durch die Zugabe von Melamin und Eisenoxalat sowie ein erneutes Erhitzen werden aus der Aktivkohle dann mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen erzeugt.
Wie das Team um Osman zeigt, eignet sich die so hergestellte Aktivkohle zum Beispiel zur Wasseraufbereitung. Im Experiment entfernte die Aktivkohle bereits nach einer Stunde 77 Prozent des zuvor in Wasser eingebrachten Blei. Nach 72 Stunden konnte die Aktivkohle 96 Prozent des gesundheitsschädlichen Schwermetalls aus dem Wasser filtern. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen konnten in derselben Zeit 77 Prozent des Bleis aus dem Wasser absorbieren. Laut Osman belegt dies, dass „diese durch Upcycling hergestellten Materialien in der Abwasseraufbereitung verwendet werden können.“
Neben der Abwasseraufbereitung können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen und die Aktivkohle auch für andere Anwendungen genutzt werden, darunter zahlreiche Nutzungsszenarien in der Chemie, die an Aktivkohle laut Osman aufgrund einer „ganzen Reihe von Eigenschaften unglaublich interessiert ist.“ Dazu gehört zum Beispiel die Verwendung als Brennstoff, als Katalysatoren, in Kosmetik und in der Medizin. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind hingegen, vor allem in der Elektrotechnik und zur Erzeugung neuer Materialien verwendbar. Kürzlich wurde außerdem ein Verfahren vorgestellt, das mit Hilfe von Aktivkohle aus Plastikabfällen Kerosin- und Diesel-Treibstoff erzeugen kann.
Osman konstatiert, dass „die Synthese hochwertiger Produkte aus Getreideabfällen ein Paradebeispiel für die Kreislaufwirtschaft ist.“ Der Umwandlungsprozess schützt laut den Wissenschaftlern so die Umwelt und bietet parallel neue ökonomische Nutzungsmöglichkeiten für das vorherige Abfallprodukt.
Journal of Chemical Technology and Biotechnology, doi: 10.1002/jctb.6220
