Forschung

Ein gesunder Boden mit ausreichendem Wasserhaushalt bildet die Grundlage unserer Ernährung und ist ein wichtiger Bestandteil unserer Wirtschaft. Ausgelaugte Böden, anhaltender Klimastress und Naturkatastrophen erfordern wirksame Gegenmaßnahmen. Im Rahmen der Bodengesundheit, Kreislaufwirtschaft und des EU-Green Deals stellt die Schafwolle eine hochwertige, bisher vernachlässigte Ressource zur Bodenverbesserung dar. In der Europäischen Union wurde 2018 eine Population von etwa 84 Millionen Schafen ermittelt. Als Nebenprodukt werden rund 200.000 Tonnen Schafwolle (1,5-3 kg pro Schaf pro Jahr) gewonnen. Da es bisher an Absatzmärkten für diese Rohwolle mangelt, wird diese hauptsächlich verbrannt oder auf Mülldeponien entsorgt und somit das Klimaproblem befeuert. Seit einigen Jahren aber findet die wertvolle Ressource wieder teilweise Verwendung, indem diese zu Pellets gepresst wird und damit als Dünger mit vielen Vorteilen eingesetzt werden kann. Neben den wertvollen Inhaltsstoffen wie 50% Kohlenstoff, 15% Stickstoff, 5% Schwefel und weiteren Spurenelementen enthält ungereinigte Schafwolle ein Mikrobiom, das Biostimulatoren umfasst, dass das Pflanzenwachstum fördert und Nährstoffe verfügbar macht. Durch Boden- und Schafwollmikroorganismen kann darüber hinaus die Biodiversität verbessert werden. Dabei basiert die Anwendung von Schafwollpellets als Dünger auf dem Upcycling von nachwachsenden Rohstoffen. Studien haben gezeigt, dass die Schafwolle den Ertrag im Gemüseanbau signifikant steigert sowie die Bodengesundheit und -beschaffenheit verbessert. Es bedarf jedoch noch der Entwicklung geeigneter Konzepte und Aufbereitungsverfahren sowie wissenschaftlicher Expertisen, um die ökologische und agronomische Nutzung dieses Düngers zukünftig voll auszuschöpfen. Die Verwendung von Schafwollpellets in der Kombination mit Biopolymeren (SAP) zur Wasserspeicherung und gezielten Nährstoffabgabe stellt eine neuartige und innovative Lösung dar. Biologisch abbaubare Polymere bieten eine Reihe von Eigenschaften, die eine gezielte Nährstofffreisetzung unterstützen und die Wasserspeicherkapazität drastisch erhöhen können. Durch den Einsatz von Biopolymeren kann die Wasseraufnahmefähigkeit von Schafwolle enorm gesteigert werden. Diese intelligenten Systeme bioaktiver Düngemittel auf Basis natürlicher Rohstoffe bieten eine revolutionäre Möglichkeit, nachhaltige Bodengesundheit und Bodenbewirtschaftung zu fördern. In der Kombination mit Biopolymeren und Schafwolle, werden mit Hilfe bereits bestehender Technologien stoffliche Verbindung geschaffen, die den strukturellen Eigenschaften für eine gezielte Nährstofffreisetzung sowie Wasserspeicherung und Abgabe im Sinne einer nachhaltigen Bodenbewirtschaftung entsprechen. Im Rahmen dieses Projektes arbeiten zwei Firmenpartner – Ecolets und Green Legancy – mit wissenschaftlichen Institutionen – BOKU und TU Graz – zusammen. Ziel ist es zu demonstrieren, wie aus der Kombination von Schafwolle und Biopolymeren ein hochwertiger Bodenverbesserer entsteht, der in Einklang mit dem Boden- und Pflanzenmikrobiom eine innovative Lösung für die nachhaltige Landwirtschaft bietet; hier trifft Erfahrung und Tradition auf Hi-Tech. Dieses Konsortium ermöglicht eine umfassende wissenschaftliche Begleitung im Entwicklungsprozess sowie einen praxisnahen Wissensaustausch in den verschiedenen Erstanwendungen, bis hin zu den erforderlichen Expertisen vor der Marktreife.

Dieses Projekt dient der Unterstützung der Projektpartner des Josef-Ressel-Zentrums "Restex", in dem verschiedene Recyclingstrategien für textile Mischgewebe, vor allem Polycotton (Baumwoll-Polyethylenterephthalat-Mischgewebe), entwickelt und analysiert werden. Während der Gebrauchsdauer und insbesondere bei der thermischen Wiederaufbereitung werden die Polyesterketten durch chemische (Waschmittel), thermische, mechanische oder hydrolytische Einflüsse abgebaut. Regranuliertes Polyethylenterephthalat (PET) ist bei der thermoplastischen Wiederaufbereitung scher- und thermisch empfindlich. Infolge des verringerten Molekulargewichts sind die Schmelzviskosität, die Schmelzfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu unbehandelten Polyestern drastisch reduziert. Daher ist die Wiederverwendung des Polyesters in gleichwertigen Anwendungen nur begrenzt möglich. Die Leistungen des Instituts für Umweltbiotechnologie (Technologiegruppe Biokunststoffe) umfassen die Aufbereitung der Textilien für die anschließenden Trennprozesse von Cellulose und Polyester sowie die Durchführung von Extrusionsversuchen zur Herstellung von Re-PET-Granulaten im Labor- und Produktionsmaßstab. Vorrangige Ziele dieser Versuche sind (i) die Optimierung der mechanischen Eigenschaften der zurückgewonnenen Polyester durch Analysen und (ii) die Anpassung des Aufbereitungs- und Compoundierprozesses sowie ggf. (iii) die Zugabe von Additiven oder die Oberflächenmodifikationen der Cellulosereste.

Ziel des BIOBUILD-Projekts ist die Entwicklung und Demonstration vollständig biobasierter Baustoffe mit thermischer Energiespeicherfunktion, die Produkte mit hohem ökologischen Fußabdruck ersetzen können. Unsere Lösung demonstriert den funktionellen Einbau biobasierter Phasenübergangsmaterialien (BioPCMs) in Massivholz und Holzfasern, die durch Pflanzenölharze, Lignin oder Pilzmyzel verklebt/verbunden sind, um neuartige Biokomposit-Baustoffe mit deutlich verbesserten thermischen Eigenschaften herzustellen. Die neuartigen Materialien verfügen über eine hohe multifunktionale Leistung, erfüllen die Anforderungen einer nachhaltigen „grünen“ Produktion und gewährleisten nachhaltige Optionen für das Ende der Nutzungsdauer und Recycling. Ökologische und soziale Auswirkungen und Vorteile werden vollständig in die Lebenszyklusanalyse integriert.