Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen Teil II

Projektlaufzeit: 04/2022- 06/2024

Bearbeitung durch: rewa

Bearbeitung: Thomas Uhrig M.Sc., Julia Zimmer M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz

Förderung: Willy-Hager-Stiftung, Stuttgart

Konventionelle Kunststoffe werden heute überwiegend aus Rohölen hergestellt, deren Verfügbarkeit begrenzt und deren Förderung nicht nachhaltig ist. In Europa und Deutschland führt das Fehlen nennenswerter eigener Ressourcen außerdem zu erheblichen politischen Abhängigkeiten. Neben der Endlichkeit, der Klimaschädlichkeit und der umweltverschmutzenden Förderung des Rohstoffs Erdöl stellt die hohe Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber natürlichen Zersetzungsprozessen (chemisch/physikalischer oder biologischer Abbau) ein erhebliches Umweltproblem dar und sorgt für eine zunehmende Anreicherung von weggeworfenem Kunststoffmaterialien in der Umwelt. Zur Minderung dieser Probleme ist die Entwicklung neuer, umwelt- und ressourcenschonender Herstellungsverfahren erforderlich, die Erdöl durch nachhaltig gewonnene Rohstoffe substituieren. Die Herstellung eines biologisch abbaubaren Polymers (PHA) mittels Bakterienmischkulturen und Abwasserströmen als nachhaltige und günstige Rohstoffquelle könnte dieses Problem lösen und zu einer Produktion eines höheren Anteils an umweltfreundlichem Plastik beitragen. Trotz erfolgreicher Forschung verschiedener Forschungsgruppen mit dem Ziel der Ermöglichung der großtechnischen Umsetzung dieses Verfahrens, gibt es noch einige Hindernisse, die vor einer industriellen Produktion überwunden werden müssen. So wird derzeitig das größte Problem bei der Biopolymer-Herstellung mithilfe von Bakterienmischkulturen in den schwankenden Eigenschaften der so gewonnenen Biopolymere gesehen. Zur Erfüllung der Marktanforderungen werden konstante, beeinflussbare Produkteigenschaften und eine hohe Qualität des Biopolymers benötigt. Da sich die bisherige Forschung hauptsächlich auf die Maximierung der Ausbeute in diesem Prozess fokussiert, besteht weiterhin Forschungsbedarf bei der Beeinflussung des Prozesses zur Gewinnung eines Polymers mit konstanter Qualität und Zusammensetzung.

Dieses Projekt soll als Anknüpfung an das vorangegangene Projekt „Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen - Einflussfaktoren auf Teilprozesse und Entwicklung von Mess-Steuer- und Regelungsstrategien zur Schließung der Verfahrenskette“ (Laufzeit bis 03/2022) dienen. Dies soll zu einem tiefergehenden Verständnis und zu einer Weiterentwicklung der Verfahrenskette zur Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen beitragen, um eine Alternative zur Herstellung von Kunststoffen aus Erdöl zu ermöglichen. Übergeordnetes Ziel ist es, Prozessbedingungen der einzelnen Verfahrensschritte und die jeweils daran beteiligte Biozönose möglichst gut aufeinander abzustimmen, um die gewünschten Produkteigenschaften bei möglichst hoher und gleichbleibender Ausbeute zu erreichen.