При производстве сахара в Германии большое количество жома сахарной свеклы производится как побочный продукт. Можно ли из этого создать композитные материалы?

Этот вопрос исследовали институты Фраунгофера WKI и UMSICHT в рамках совместного исследовательского проекта с партнерами из промышленности и сельского хозяйства. Они обнаружили, что свекольный жом можно использовать, например, для изготовления легко разрушаемых мульчирующих пленок или древесноволокнистых плит средней и высокой плотности с пониженным содержанием клея.

На фото - древесноволокнистые плиты высокой плотности с добавлением свекольных гранул.

В рамках проекта исследователи преследовали цель внедрения свекловичного жома в более ценные приложения, помимо рынков энергии и кормов для животных. Во время уборки и переработки свеклы только крупные немецкие производители сахара производят свекловичный жом в количестве, равном семизначным тоннам. Эта так называемая прессованная масса в настоящее время продается на региональном рынке в качестве корма для молочного скота или биогазового субстрата.

Свекловичный жом можно производить энергоэффективным и ресурсосберегающим способом, поскольку сахарные заводы используют когенерацию для производства энергии, а отходящее тепло очень эффективно используется в качестве источника энергии. Однако жом сахарной свеклы имеет состав, отличный от обычных растительных волокон или сельскохозяйственных продуктов, таких как древесина: целлюлоза, гемицеллюлоза и пектины присутствуют в аналогичных пропорциях, в то время как лигнин присутствует только в небольших количествах. Поэтому перед учеными Fraunhofer WKI стояла задача протестировать новый метод обработки.

«Мы провели испытания на рафинере, в ходе которых были определены оптимальные условия варки свекольного жома. Поскольку рафинер обычно используется для производства древесной массы, это была неизведанная территория для нас », - объясняет д-р Арне Ширп, руководитель проекта Fraunhofer WKI. Ученым удалось произвести древесноволокнистые плиты средней и высокой плотности (МДФ и ХДФ) с соотношением смеси 15 процентов свекольных гранул и 85 процентов еловой щепы и с одним клеем. Благодаря адгезионной способности соотношения свекловичного жома можно было сэкономить клей и заменить древесину.

Вместе с командой доктора Родиона Копицки из Fraunhofer UMSICHT исследователи разработали мульчирующие пленки с содержанием свекловичного жома, используя экструзию с раздувом и процедуры прессования. Пленки для мульчирования можно использовать, например, для спаржевых полей. Благодаря составу материалов достигается естественная разлагаемость, что дает преимущества при использовании на открытом воздухе. «Мы обнаружили, что добавление частиц свеклы, похоже, ускоряет разложение PLA. Было бы интересно исследовать этот эффект дополнительно », - говорит Сенгюль Толга из Fraunhofer UMSICHT. Доктор Ширп добавляет: «Было бы хорошо разработать композитные материалы, содержащие частицы свеклы, с особым учетом их способности к разложению - например, для защитных рукавов для деревьев или матов для роста».

Проект был поддержан землей Северный Рейн-Вестфалия за счет средств Европейского фонда регионального развития (ERDF) 2014-2020 «Инвестиции в рост и занятость» через Project Management Jülic.