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Grasreste lassen sich zu Textilfasern verarbeiten
Vom Feld in den Kleiderschrank? Gras und Klee könnten künftig nicht nur als Futter dienen, sondern auch Rohstoffe für Textilien liefern. Ein Forschungsteam hat aus Rückständen der Eiweißgewinnung Zellulose isoliert, daraus Fasern gesponnen und eine kleine Stoffprobe gestrickt. Das Verfahren funktioniert bislang im Labormaßstab, seine Umweltbilanz ist noch offen.
Göteborg (Schweden). Viele Textilien beruhen auf Baumwolle, Erdöl oder Zellulose aus Holz. Gerade für pflanzliche Kunstfasern wie Viskose muss die Zellulose zunächst aus dem Pflanzengewebe herausgelöst werden. Das ist bei Holz aufwendig, weil seine festen Zellwände für die Stabilität des Baums sorgen.
Eine andere Quelle wächst auf landwirtschaftlichen Flächen: Gras und Klee werden in grünen Bioraffinerien gepresst, um Protein für Futtermittel zu gewinnen. Zurück bleibt ein faserreicher Presskuchen, der bislang häufig zur Biogaserzeugung dient. Doch auch in ihm steckt der Grundbaustein vieler Textilfasern: Zellulose.
Forscher der Chalmers University of Technology um Leandro Cid Gomes haben nun erprobt, wie sich diese Restmasse für Textilien nutzen lässt. Als Ausgangsstoff verwendeten sie Presskuchen aus einer in Dänemark geernteten Gras-Klee-Mischung. Anschließend untersuchten sie, wie sich Pflanzenfarbstoffe, Lignin und Zellulose möglichst getrennt gewinnen lassen.
Zuerst löste das Team mit Ethanol oder Aceton den grünen Pflanzenfarbstoff Chlorophyll heraus. Die Forscher behandelten den verbleibenden Presskuchen danach mit verdünnter Säure und einer alkalischen Lösung, um unter anderem Hemizellulose und Lignin abzutrennen. Lignin ist jener Stoff, der pflanzliche Zellwände zusätzlich festigt.
Bei optimierten Verarbeitungsschritten um 140 Grad Celsius entstand eine Zellulosemasse mit einem Reinheitsgrad von rund 87 Prozent. Andere Versuchsvarianten erreichten laut Studie einen Zelluloseanteil von nahezu 90 Prozent. Zugleich ließen sich neben dem bereits gewonnenen Eiweiß weitere verwertbare Bestandteile wie Chlorophyll und Lignin gewinnen.
Das Team löste die Zellulosemasse anschließend in einer ionischen Flüssigkeit, einem besonderen flüssigen Salz, und ließ sie in einem Nassspinnverfahren wieder zu Fasern erstarren. Gemeinsam mit Kooperationspartnern entstanden daraus textile Fäden und eine kleine gestrickte Stoffprobe. Damit ist die Herstellung grundsätzlich demonstriert, nicht aber schon eine großtechnische Fertigung.
Der mögliche Vorteil liegt im Ausgangsmaterial: Der Presskuchen fällt ohnehin an, wenn Gras und Klee zur Proteinproduktion verarbeitet werden. Anders als Holz besitzt er zudem eine leichter zugängliche Faserstruktur. Das könnte die Aufbereitung vereinfachen und den Bedarf an Chemikalien oder Energie senken.
Ob die Textilfasern tatsächlich umweltschonender wären als Fasern aus Holz oder Baumwolle, haben die Forscher jedoch nicht nachgewiesen. Dafür fehlen Vergleiche mit großtechnischen Anlagen, etwa zum Energieverbrauch, zur Lösungsmittelrückgewinnung und zu den Kosten. Auch die Eignung unterschiedlicher Grassorten und die Lagerung des feuchten Presskuchens müssen noch erprobt werden.
Offen ist außerdem, welche Nutzung der Pflanzenreste insgesamt am sinnvollsten wäre. Nach der Eiweißgewinnung lässt sich Presskuchen für Biogas einsetzen, für neue Stoffe aufbereiten oder möglicherweise in mehreren Schritten verwerten. Ob sich solche Verfahren effizient miteinander kombinieren lassen, gehört zu den nächsten Forschungsfragen.