Kakaoschoten - eine Quelle für Schokolade und potenziell flammhemmende Stoffe
Wenn Halloween vor der Tür steht, steigt auch die Vorfreude auf einen Vorrat an Süßigkeiten, gefüllt mit Schokoriegeln in Spaßgröße. Doch um unser kollektives Verlangen nach diesem Genuss zu stillen, werden jährlich Millionen von Kakaoschoten geerntet. Während die Bohnen und das Fruchtfleisch für die Schokoladenherstellung verwendet werden, werden die Schalen weggeworfen. Nun zeigen Forscher in der Zeitschrift ACS Sustainable Chemistry & Engineering, dass die Schalen von Kakaoschoten ein nützliches Ausgangsmaterial für Flammschutzmittel sein könnten.
Kakaoschoten, wie diese, bei denen Teile der Schale für Analysen entfernt wurden, könnten ein nützliches Ausgangsmaterial für Flammschutzmittel sein.
Dimitris Charalampopoulos
Man schätzt, dass jährlich etwa 24 Millionen Tonnen Kakaoschalenreste anfallen. Kakaoschalen wurden bereits als Kohlenhydrat- und Zuckerquelle erforscht, aber sie enthalten auch Lignin, ein zähes Lipidpolymer, das in vielen holzigen Pflanzen vorkommt. Und Lignin könnte ein erneuerbarer Ersatz für einige Stoffe sein, die normalerweise aus Erdöl gewonnen werden, z. B. Flammschutzmittel. Während sich die meisten Methoden zur Herstellung von Lignin auf Laubbäume konzentrierten, haben einige Wissenschaftler auch andere Pflanzenmaterialien verarbeitet, die sonst im Abfall landen würden, wie Reishülsen und Granatapfelschalen. Nicholas J. Westwood und seine Mitarbeiter wollten daher herausfinden, ob hochwertiges Lignin aus Kakaoschalen extrahiert werden kann und ob es das Potenzial hat, wertvolle, praktische Materialien herzustellen.
Die Forscher gewannen Kakaoschalen und mahlten sie zu einem Pulver. Nach dem Spülen, um Fettrückstände zu entfernen, kochten sie die pulverisierten Schalen in einer Mischung aus Butanol und Säure, einem Standardverfahren zur Ligninextraktion, dem so genannten Butanosolv-Verfahren. Anschließend bestätigten sie die Qualität und den hohen Reinheitsgrad des isolierten Lignins und fanden keine Anzeichen von Kohlenhydraten oder anderen Verunreinigungen.
Anschließend modifizierte das Team das reine Lignin-Biopolymer in drei chemischen Schritten so, dass es flammhemmende Eigenschaften erhielt. Sie bauten 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid, ein feuerhemmendes Molekül namens DOPO, in das Rückgrat des Ligninpolymers ein. In Experimenten verkohlte das modifizierte Lignin beim Erhitzen, verbrannte aber nicht - ein Zeichen dafür, dass es als Flammschutzmittel wirken könnte. Die Forscher sind sich bewusst, dass Sicherheitstests am Menschen wichtig sind, und planen, diese nach der nächsten Testphase durchzuführen. Für die Zukunft planen die Forscher, die Eigenschaften ihrer flammhemmenden Materialien auf der Basis von Kakaoschalen zu optimieren.
Die Autoren bedanken sich für die Finanzierung durch den britischen Biotechnology and Biological Sciences Research Council über den Global Challenges Research Fund und für die Sachleistungen von Mars Wrigley Confectionery.
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