Gebrauchtes Speiseöl findet in innovativen Materialien für Autos und Häuser eine neue Verwendung

Gebrauchtes Speiseöl kann zu innovativen Werkstoffen für die Automobil- und Bauindustrie verarbeitet werden, darunter Polyurethanschaumstoffe, Phasenwechselmaterialien, die Wärme aufnehmen, Wärme zu speichern und wieder abzugeben, sowie Bio-Schmierstoffe für industrielle Hydrauliksysteme.

Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, die von der Universität Pisa im Rahmen des Nationalen Zentrums für nachhaltige Mobilität MOST koordiniert und im Rahmen des italienischen Nationalen Wiederaufbau- und Resilienzplans finanziert wurde. Unter der Leitung von Maurizia Seggiani vom Fachbereich Bau- und Wirtschaftsingenieurwesen der Universität wurde die Arbeit im Rahmen von Spoke 11 entwickelt, einem Programm, das sich auf nachhaltige, innovative Materialien und Leichtbau-Lösungen konzentriert.

„Im Grunde genommen haben wir diesen Abfall – gebrauchtes Speiseöl – als Ausgangsstoff für Polyole verwendet“, erklärte Seggiani gegenüber Olive Oil Times. „Polyole sind neben Isocyanaten einer der beiden Hauptbestandteile von Polyurethanschaumstoffen.“

Sie erklärte, dass das gebrauchte Speiseöl chemischen Behandlungen unterzogen wurde, um Polyole zu gewinnen. Die Mischung aus gebrauchten Speiseölen besteht aus Triglyceriden, deren Fettsäureketten Doppelbindungen enthalten, wodurch sie ungesättigt sind. Dadurch war es möglich, diese Doppelbindungen zu nutzen, um die Ketten mit Hydroxylgruppen zu funktionalisieren, die dann mit Isocyanaten reagieren und Urethanbindungen bilden, was den Schaumstoffen ihre charakteristische netzartige Struktur verleiht.

Durch die Zugabe geeigneter Additive, darunter Katalysatoren, Tenside und Schaumbildner in geringen Mengen, schufen die Forscher offenzellige Strukturen, die Polyurethanschaumstoffen ihre Flexibilität verleihen.

„Mit dieser Forschung wollten wir flexible Schäume für den Einsatz in der Automobilindustrie entwickeln, aber wir können auch geschlossenzellige Schäume herstellen, die als Dämmplatten im Bausektor verwendet werden können“, sagte Seggiani.

Das gebrauchte Speiseöl wurde zudem für andere An­wen­dungen wiederverwertet. Insbesondere wurden die daraus gewonnenen Polyole als Bio-Schmier­mittel getestet, um eine Al­ter­na­tiv­e zu her­kömm­li­chen Schmier­mitteln auf Erdöl­basis zu bieten.

„In diesem Fall wurden die Polyole den Standardtests unterzogen, die zur Validierung von Schmierstoffen verwendet werden, wie rheologische und tribologische Analysen, Reibungskoeffizientenmessungen und die Bewertung des Viskositätsindexes, um zu beurteilen, wie sich ihre Viskosität mit der Temperatur verändert“, sagte Seggiani. „Einige dieser Polyole haben die Tests erfolgreich bestanden und zeigen daher Potenzial als Bio-Schmierstoffe für Spannvorgänge, die bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Bislang wurden sie speziell für diese Art von An­wen­dung getestet.“

Ein weiterer Teil der Forschung, der in Zusammenarbeit mit Maria Michela Dell’Anna von der Polytechnischen Universität Bari durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf die Entwicklung von Phasenwechselmaterialien durch einen Hydrierungsprozess.

„Diese Materialien durchlaufen bei Temperaturen zwischen 30 und 35 °C Phasenübergänge von flüssig zu fest und wieder zurück“, sagte Seggiani. „Dadurch können sie in Polyurethanplatten ein­ge­baut werden, wodurch diese in der Lage sind, Wärme als Reaktion auf Temper­atur­schwankungen zu absorbieren, zu speichern und wieder abzugeben. Diese Platten können in Fa­hr­zeu­ge ein­set­zt oder in Gebäude­wände in­te­gri­ert werden. Dies ist eine von mehreren Strategien zur Verbesserung der Energieeffizienz, um den Energiebedarf für das Heizen oder Kühlen von Innenräumen zu senken.“

Das in der Forschung verwendete Alt-Speiseöl wurde von Physis Srl bereitgestellt, einem in der Toskana ansässigen Unternehmen, das es bei großen Einzelhandelsketten und Gastronomiebetrieben sammelt. Im Rahmen der Studie durchgeführte Analysen zeigten, dass das Öl etwa 45 Gewichtsprozent Ölsäure enthielt, was auf einen erheblichen Anteil an nativem und extra nativem Olivenöl hindeutet.

„Das von uns verwendete Öl wurde in der Toskana gesammelt, wo natives Olivenöl extra weit verbreitet ist, sogar zum Braten“, merkte Seggiani an. „Die Zusammensetzung der Ölmischung kann je nach Region, in der sie gesammelt wird, variieren.“

Seggiani sagte, es gebe umfangreiche Literatur zur Verwendung von nativen Ölen wie Soja- und Rizinusöl zur Herstellung von Polyolen für Polyurethanschäume. Da ihre Zusammensetzungen im Voraus bekannt sind, einschließlich des Anteils an Doppelbindungen, die für die Funktionalisierung zur Verfügung stehen, ermöglichen sie standardisiertere Produktionsprozesse.

„Die Arbeit mit Altölmischungen bringt zusätzliche Komplexität mit sich, da der Grad der Ungesättigtheit von Charge zu Charge variiert, was eine jedes Mal neue Kalibrierung der Additive erfordert“, sagte sie. „Dennoch ist dies der nachhaltigere Ansatz, da die Verwendung von Frischölen in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion und Landnutzung steht und wir keine essbaren Ressourcen für die Herstellung von Industriematerialien umleiten können.“

Seggiani erklärte, dass es zwar ein effektives Sammelsystem für Großanlagen gebe, für Haushaltsaltöl jedoch trotz der potenziellen Vorteile noch keines existiere.

„Das Unternehmen, von dem wir das Alt-Speiseöl bezogen haben, Physis, sammelt es bei großen Einzelhandelsketten und Kantinen, die eine stetige Versorgung gewährleisten können“, sagte sie. „In Italien und in ganz Europa wird nur ein kleiner Teil des Alt-Speiseöls aus Haushalten gesammelt. Schätzungen zufolge werden in Europa jährlich zwischen 0,6 und 1 Million Tonnen gesammelt, verglichen mit einem Potenzial von rund 4 Millionen Tonnen. Ein Großteil der gesammelten Menge wird derzeit für die Biodieselproduktion verwendet. Wir hoffen, dass die Entwicklung alternativer Verwendungszwecke für diesen Abfall, wie in unserer Forschung gezeigt, dazu beitragen wird, eine effektivere Sammlung von gebrauchtem Speiseöl aus Haushalten zu fördern.“

Seggiani hob hervor, dass der zentrale Wert der Forschung darin liege, ein zur Entsorgung bestimmtes Abfallmaterial in langlebige, hochwertige Produkte umzuwandeln, was zusätzliche Vorteile für die Umwelt mit sich bringe.

„In einem instabilen geopoliti­schen Umfeld, in dem der Zugang zu Energie und chemischen Roh­stoffen zuneh­men­den­s Spannungen und strate­gischen Abhängigkeiten unter­liegt, ist die Investition in Alternativen zu fossilen Ölen nicht nur eine ökologische, sondern auch eine industrielle und politische Entscheidung“, sagte sie. „Die Forschung muss diesen Veränderungen zuvorkommen, indem sie ergänzende Lösungen entwickelt, die die Anfälligkeit der Lieferketten verringern. In diesem Zusammenhang stellt die Verwertung eines lokalen Abfallprodukts wie gebrauchten Speiseöls eine mögliche Strategie dar, um die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu verringern. Die Umwandlung in hochwertige Materialien bedeutet eine Stärkung der technologischen Autonomie, eine Diversifizierung der Bezugsquellen und den Aufbau widerstandsfähigerer Produktionssysteme, die in der Lage sind, zukünftige globale Herausforderungen zu bewältigen.“

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