Miscanthus und Hanf als vielversprechende Rohstoffquellen
Im Fokus des Projekts stehen die Pflanzen Miscanthus und Hanf. Wissenschaftler der Universität Hohenheim nutzen Miscanthus-Stroh, um daraus Zucker zu gewinnen. Dieser Zucker wird von der Firma AVA Biochem zu HMF verarbeitet, einem Ausgangsstoff für Produkte wie Plastikflaschen oder Nylonstrümpfe. Aus dem verbleibenden Lignin entsteht Phenol, ein weiterer Zwischenstoff für die Kunststoffgewinnung. Die Reste des Miscanthus-Grases werden in Biogasanlagen verwertet und als Dünger eingesetzt.
Das Projekt GRACE zielt darauf ab, Alternativen zu fossilen Rohstoffen zu entwickeln, nachhaltiges Wachstum zu fördern und Europa unabhängiger zu machen. Bisherige Herausforderungen sind die mangelnde Abnahme von Biomasse durch die Industrie und die Befürchtung einer Konkurrenz zum Lebensmittelanbau. Das Projekt begegnet diesen Problemen durch die Förderung der Kooperation, die Demonstration von Wertschöpfungsketten und die Attraktivitätssteigerung des Biomasseanbaus.
Robuste Sorten und Anbau auf belasteten Flächen
Besonderes Potenzial wird dem Miscanthusgras zugeschrieben, da es genügsam und robust ist und nach der Etablierung jahrzehntelang in Dauerkultur hohe Flächenerträge liefert. Eine Herausforderung ist der bisher aufwendige und teure Anbau über Ableger. Daher wurden an den Universitäten Wageningen (NL) und Aberystwyth (GB) neue Sorten entwickelt, die sich über Samen vermehren lassen.
Diese neuen Sorten werden in Zusammenarbeit mit Terravesta (GB) und Vandinter Semo (NL) vermehrt und getestet. Ziel ist es, kälte- und trockenheitsresistente Miscanthus-Sorten zu entwickeln, die mit der Standardsorte Miscanthus x giganteus mithalten oder diese übertreffen und gleichzeitig geringere Startinvestitionen erfordern.
An 21 Standorten in Europa werden Miscanthus-Sorten getestet, vier Versuche widmen sich dem Hanfanbau. Die Anbauversuche werden von Wissenschaftlern verschiedener Universitäten begleitet. Untersucht werden unter anderem die Auswirkungen des Miscanthusanbaus auf die Biodiversität und die Frage, wie ein Auswildern neuer Sorten vermieden werden kann.
An einigen Standorten wird der Anbau von Miscanthus auf schwermetallbelasteten Flächen erprobt, um die Auswirkungen auf die Pflanzen zu untersuchen und die Nutzung belasteter Biomasse ohne Gesundheitsrisiko zu ermöglichen. Unternehmen wie Terravesta (NL), Miscanthus Group (NL), Gießereitechnik Kühn (D) und Novabiom (F) bringen ihre Erfahrungen ein und verarbeiten die Biomasse weiter. Der Hanfanbau wird von Ecohemp (I) und dem Consorzio di Bonifica di Piacenza (I) durchgeführt. Ein Beispiel ist der Streifenanbau von Hanf und Miscanthus, um die Vorteile beider Pflanzen zu nutzen und das Erosionsrisiko zu senken.
Vielfältige Anwendungsbeispiele für Biomasse
Das Projekt GRACE zeigt verschiedene Verwertungsmöglichkeiten für Biomasse auf und fördert die Vernetzung der Partner, um eine effiziente und vielfältige Nutzung entlang der Wertschöpfungskette zu gewährleisten. Die Anwendungsbereiche reichen von Bau- und Isoliermaterialien über Basis-Chemikalien für die Kunststoffherstellung und Biokraftstoffe bis hin zu Verbundwerkstoffen und Bioherbiziden.
Baumaterialien
Die Firmen CMF Greentech (I) und Mycoplast (I) stellen Bauplatten aus Miscanthus- und Hanf-Häckseln her. Sie arbeiten zudem an der Entwicklung von Bindemitteln auf Basis von Hanföl oder Mycelium-Pilzen als Ersatz für fossile Klebstoffe. Die Miscanthus Group (NL) produziert Leichtbaubeton und hochwertiges Papier aus Miscanthus, wobei der Anbau unter anderem am Flughafen Schiphol erfolgt. Die Gießereitechnik Kühn (D) gewinnt Mark aus Miscanthus-Stängeln zur Herstellung von Isoliermaterial.
Plattformchemikalien und Kraftstoffe
Neben der HMF- und Phenol-Produktion an der Universität Hohenheim untersucht Novamont (I) die Herstellung chemischer Zwischenprodukte aus Miscanthus-Zucker für die Biokunststoffproduktion. Auch Dicarbonsäure aus Hanföl ist ein Forschungsfeld. Der Mineralölkonzern INA Plc. (HR) entwickelt ein Bio-Raffinerie-Projekt zur Produktion von Ethanol aus Miscanthus-Biomasse in Kroatien. Dieses Projekt hat auch eine soziale Komponente, da es in einer ehemals kriegsbetroffenen Region neue Arbeitsplätze schaffen und die Wiederansiedlung von Bevölkerung und Landwirtschaft fördern kann.
Verbundwerkstoffe, Bioherbizide und Medikamente
Hanf- und Miscanthus-Fasern werden zur Verstärkung von Kunststoffen eingesetzt, beispielsweise durch Addiplast (F) für die Automobilindustrie und Massenprodukte. Novamont (I) erforscht die Verwendung dieser Fasern in biobasierten Verbundwerkstoffen. Aus Hanfsamenöl versucht Novamont (I) Monocarbonsäure herzustellen, die als umweltfreundlicheres Bioherbizid dienen könnte. Indena (I) arbeitet daran, aus Dreschrückständen von Hanfsamen medizinisches, nicht-psychoaktives Cannabinoid zu gewinnen, das auch in Kosmetikprodukten Anwendung finden kann.
Ökobilanz und Nachhaltigkeit im Fokus
Wissenschaftler der Universitäten Hohenheim und Aberystwyth erstellen detaillierte Ökobilanzen für alle Wertschöpfungsketten. Sie untersuchen, wie nachhaltig diese im Vergleich zu konventionellen Ketten sind und ob sie ökologisch vorteilhafter als fossile Alternativen sind. Dabei werden Faktoren wie der Beitrag zum Treibhausgaseffekt, die eingesparte fossile Energie und die Versauerung von Gewässern und Flächen berücksichtigt.
Das Projekt prüft auch mögliche negative Auswirkungen auf Mensch und Umwelt und die sinnvolle Intensität des Biomasseanbaus. Die ökonomische und soziale Nachhaltigkeit wird ebenfalls betrachtet, um positive Effekte wie die Schaffung von Arbeitsplätzen zu fördern und negative Auswirkungen wie die Verdrängung anderer Nutzungen zu vermeiden.
Wissenstransfer und Industrie-Feedback
Interessierte Unternehmen können sich während des Projekts in einem Industrie-Panel einbringen, um den Austausch und die Vernetzung in der Bioökonomie zu fördern. Dies soll dazu beitragen, Forschungsergebnisse schneller in die Praxis zu überführen und Know-how sowie Feedback aus der Industrie in die Forschung einzubeziehen. Das Industrie-Panel wird von der Universität Hohenheim und dem Technologiecluster SPRING (I) betreut und bietet unter anderem Konferenzen, Newsletter und die Bereitstellung von Biomasse für eigene Tests.
Hintergrund: „Growing Advanced industrial Crops on Marginal Lands for Biorefineries (GRACE)”
Das Projekt GRACE läuft vom 1. Juni 2017 bis zum 31. Mai 2022. Es wird mit 12,3 Millionen Euro durch die Public-Private Partnership „Bio-based Industries Joint Undertaking (BBI JU)“ gefördert, einer Kooperation zwischen der Europäischen Union und dem Bio-based Industries Consortium (BIC). Die privaten Projektpartner tragen weitere 2,7 Millionen Euro bei.