Optimale Nutzung von Kork

António Velez Marques, Carlos Manuel Silva, Helena Pereira, Rui Reis und Susana Silva, Erfinder einer Expansionsmethode für Kork

Ein Forschungsteam des portugiesischen Konzerns Amorim, dem weltweit führenden Hersteller und Lieferanten von Korkprodukten, hat eine geniale Methode entwickelt und patentieren lassen, mit der sich das Volumen von Kork ohne den Einsatz schädlicher Fremdstoffe erheblich steigern lässt. Die Erfindung sichert nicht nur den Erhalt der Traditionsbranche Kork im neuen Jahrtausend, sondern fördert auch eine umweltfreundliche und nachhaltige Produktion. So können Weinfreunde auch in Zukunft noch auf die Dienste des beliebten Flaschenverschlusses bauen.

In der Warteschleife

Das altbekannte Geräusch des Korkens, der beim Öffnen eines guten Tropfens aus der Flasche „ploppt“, ist Musik in den Ohren eines jeden Weinliebhabers. In Bezug auf die Gewinnung des Korks gilt das Sprichwort: Gut Ding will Weile haben. Flaschenkorken werden aus der Rinde der Korkeiche gewonnen, die nur einmal alle 9 bis 12 Jahre geerntet werden kann.

Hersteller in Portugal und Spanien, den beiden Ländern, aus denen der Löwenanteil der weltweiten Korkproduktion stammt, kennen schon lange die wichtigsten Zutaten, um die perfekte Ernte zu erzielen: ein warmes und trockenes Klima mit regelmäßigen Regenfällen und eine gesunde Prise Geduld.

Korkhersteller müssen 25 Jahre warten, bis eine junge Eiche zu einem korkproduzierenden Baum herangewachsen ist. Zwischen den Ernten liegen dann jeweils gut 10 Jahre, bis die Bäume ihre Rinde regeneriert haben.

Ein vielseitiges Produkt

Doch das Warten lohnt sich. Korkeichen können bis zu 200 Jahre alt werden. Ihre einzigartige Rinde findet in einer Vielzahl von Produkten Verwendung. Bekanntlich schwimmt Kork in Wasser, er ist relativ elastisch, teilweise luftdurchlässig – und aufgrund dieser Eigenschaft optimal als Weinflaschenverschluss einsetzbar – und eignet sich außerdem hervorragend als ungiftiger Isolierstoff, da er besonders wärme- und kälteundurchlässig ist.

Kork wird beispielsweise zur Herstellung von Schuhsohlen, Cricket-Bällen und – sofern mit Klebstoffen behandelt – Bodenbelag verwendet. In Form von Hitzeschilden für Raumfahrzeuge umrundet das Material sogar unseren Planeten.

Die bekannteste Verwendungsmöglichkeit von Kork liegt zweifellos in den rund 16 Mrd. Flaschenverschlüssen, die jedes Jahr produziert und an die globale Weinbranche verkauft werden. Rund 80 % aller Weinflaschen sind mit einem Korken verschlossen, da dieses Material gegenüber Alternativen aus Kunststoff bzw. Schraubverschlüssen einige wesentliche Vorteile bietet. Korken lassen nicht nur eine Reaktion des Weins mit Sauerstoff zu und fördern so einen angemessenen Alterungsprozess, auf ihrer Verwendung beruht auch eine Branche mit einer nachweislichen Erfolgsbilanz im Bereich der ökologisch verantwortungsvollen und nachhaltigen Produktion.

Die relativ langen Ernteintervalle und die begrenzte Anzahl an Korkeichen haben der Branche jedoch Grenzen gesetzt. Weiteren Druck übt die Konkurrenz durch Flaschenverschlüsse aus Kunststoff bzw. zum Schrauben aus, die günstiger in der Herstellung sind und so die einst uneingeschränkte Dominanz des Korks auf dem Weinmarkt ins Wanken gebracht und sich selbst einen Anteil von 20 % gesichert haben.

Mehr Volumen

Vor diesem Hintergrund haben Methoden zur Steigerung der Korkausbeute und Verbesserung der Expansionseigenschaften der Rinde immer mehr an Bedeutung gewonnen. In diesem Zusammenhang können sogar geringfügige Verbesserungen erhebliche finanzielle Auswirkungen haben.

Seit den frühen 1990er Jahren arbeitete ein Team portugiesischer Wissenschaftler an der Lösung dieses Problems. Zu den Mitgliedern dieses Teams zählten António Velez Marques (Professor am Polytechnischen Institut in Lissabon), Carlos Manuel Silva, Helena Pereira (Professor an der Technischen Universität Lissabon), Rui Reis (CEO bei EXPERTISSUES EEIG (European Institute of Excellence on Tissue Engineering and Regenerative Medicine)) und Susana Silva Estima Martins (Leiterin der Abteilung für Forschung und Entwicklung bei Corticeira Amorim).

1993 entwickelten die Forscher eine patentierte Methode zur Expansion von Kork in einem Autoklav, d. h. einem Sterilisierungsgerät. Bei dieser Methode wurde der Kork gesättigtem Hochdruckdampf ausgesetzt, um sein Volumen zu steigern. Bei dem Verfahren kamen jedoch auch Lösungsmittel zum Einsatz, z. B. Methanol, Ethanol, Ameisensäure, Dichlormethan oder Chloroform.

Am Ende des Verfahrens blieben Spuren dieser giftigen Lösungsmittel im Kork zurück. Diese Resttoxizität in Kombination mit dem rein logistischen Problem der Verwendung eines Autoklavs verhinderten, dass sich die Methode in der Branche durchsetzen konnte.

Ab in die Mikrowelle

Das Team setzte die Suche nach einfacheren Expansionsmethoden fort, für die keine giftigen Chemikalien erforderlich sind bzw. die keine unerwünschten Rückstände hinterlassen. So fanden sie heraus, dass Kork unter Einfluss von Mikrowellenstrahlung ebenfalls sein Volumen vergrößert. Mikrowellen wurden bereits zur Reinigung, Sterilisierung oder Dekontaminierung von Kork genutzt, doch die Verwendung zur Expansion des Volumens war noch unerforscht.

Im Rahmen einer Reihe von Tests entwickelte das Team ein neues Expansionsverfahrens, bei dem ausschließlich mithilfe von Wasser und Mikrowellen das Korkvolumen um 40 bis 85 % gesteigert wird. Der Prozess verbessert nicht nur die charakteristischen Merkmale des gefragten Werkstoffs Korks, nämlich Elastizität und Auftriebsfähigkeit, sondern gestattet auch eine Steigerung des Produktionsertrags einer Ernte, in diesem Fall die Anzahl der produzierbaren Flaschenverschlüsse.

Ein Segen für Weintrinker

Die patentierte Methode des portugiesischen Teams eignet sich für nahezu alle Arten von Kork: frisch geernteten und unbehandelten Kork, pulverisierten bzw. zugeschnittenen Kork und sogar Korkreste, die bei der Verarbeitung zum Endprodukt anfallen. Das bedeutet, dass nahezu jeder Einsatzbereich von Kork von den höheren Erträgen und den wettbewerbsfähigeren Preisen profitiert.

Besonders für Weintrinker wird die Tatsache von Interesse sein, dass bei dem Verfahren die bereits geringe Dichte des Korks weiter reduziert wird, womit sichergestellt ist, dass das Material die perfekten Permeationseigenschaften aufweist, um dem Wein durch Interaktion mit Sauerstoff zu einer vollendeten Alterung zu verhelfen.

Von Portugal in die Welt hinaus

Corticeira Amorim ließ sich die innovative neue Expansionsmethode 2011 patentieren. Das Unternehmen produziert ca. 4 Mrd. Flaschenkorken pro Jahr, die in mehr als 100 Länder exportiert werden.

Die 3.357 Mitarbeiter von Amorim erwirtschafteten im Jahr 2011 einen Umsatz in Höhe von 295 Mio. EUR. Das Unternehmen verfügt über einen Anteil von 25 % am weltweiten Markt für Flaschenkorken, 55 % am Markt für Verbundkork, 65 % am Markt für Bodenbeläge aus Kork sowie 80 % am Markt für Korkisolierungen.

Funktionsweise

Die Zellstruktur von Kork ähnelt jener von Bienenwaben. Die Zellen haben flexible, gekrümmte Wände, die mit Luft gefüllte Taschen umschließen. Begradigt man diese gekrümmten Zellwände, steigt das Volumen des Korkmaterials. Um diese Begradigung zu erreichen, müssen der Luftdruck innerhalb der Zellen erhöht und die Zellwände aufgeweicht werden.

Die von den portugiesischen Wissenschaftlern erfundene Korkexpansionsmethode zielt darauf ab, innerhalb der kürzestmöglichen Zeit mit einem Mindestaufwand an Energie eine maximale Steigerung des Nettovolumens zu erzielen. Da Kork jedoch Isoliereigenschaften hat, ist es nicht ganz einfach, das Innere das Materials aufzuheizen, um den Luftdruck anzuheben.

Dieses Problem wird durch eine Bestrahlung des Korks mit Mikrowellen gelöst. Auf diese Weise entsteht Wärme, die den Kork schnell und gleichmäßig durchdringt – genau wie bei einer in der Mikrowelle zubereiteten Mahlzeit. Da Mikrowellen zum Aufwärmen Feuchtigkeit benötigen und Kork nur einen geringen Wasseranteil aufweist, muss das Material vor der Bestrahlung angefeuchtet werden, entweder durch Kochen in Wasser oder mit Dampf.

Die Mikrowellen erhitzen das Wasser im Kork sehr schnell. Auf diese Weise erhitzen sich auch die Zellwände, und der Druck innerhalb der Zellen steigt. Gleichzeitig wird das Wasser aus dem Kork gedrückt. Durch diese Kombination aus der Zugabe von Wasser und der Bestrahlung mit Mikrowellen wird das Wasser abgeleitet und das Korkvolumen um bis zu 85 % gesteigert.

Korkherstellung und Umweltschutz

Die von dem portugiesischen Team entwickelte Expansionsmethode ist ein seltenes Beispiel dafür, wie eine technische Neuerung zur Bewahrung einer jahrhundertealten Traditionsbranche beitragen kann. Die Technologie sichert die Erhaltung einer – nach Auffassung zahlreicher Natur- und Umweltschutzgruppierungen – wichtigen nachhaltigen und umweltfreundlichen Ressource.

Die Korkernte bietet jeden Sommer Zehntausende Arbeitsplätze, sodass die Kultivierung von Korkwäldern für die Herstellerländer ein wichtiger Sektor ist. Und da die Korkeichen bei der Ernte nicht gefällt werden, bleiben die Wälder und ihre Ökosysteme erhalten. So tragen sie zu einer gesünderen Umwelt bei, bieten wertvollen Lebensraum für zahlreiche Tierarten und wirken außerdem der Ausbreitung von Wüsten entgegen.

Während der Regenerationsphase der Rinde benötigen Korkeichen drei bis fünf Mal so viel Kohlendioxid wie sonst. Auf diese Weise bewirken sie auch eine Reduzierung der Treibhausgase, die den Klimawandel bedingen.