Erd\u00f6l ist der Ausgangsstoff f\u00fcr viele Produkte der chemischen Industrie. Doch dieser fossile Rohstoff wird immer knapper und teurer. Eine Alternative ist es, nachwachsende Rohstoffe zu nutzen. Doch m\u00fcssen Bioethanol und Co. aus Nahrungsmitteln wie Zuckerrohr oder Getreide gewonnen werden? Nein. \u00dcber die wei\u00dfe Biotechnologie lassen sich chemische Stoffe auch aus Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie oder Restbiomasse aus der Forst- und Landwirtschaft oder Reststoffen gewinnen. Wie das gehen kann, demonstrieren Forscher des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart am Beispiel der biotechnischen Verwertung von Raps, Molke und Krabbenschalen.<\/b><\/p>\n
Kunststoff und Lacke aus Raps<\/b>
Bei der Herstellung von Biodiesel aus Raps\u00f6l f\u00e4llt als Nebenprodukt Rohglyzerin an. Wissenschaftler am IGB haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Rohglyzerin in 1,3-Propandiol umsetzen l\u00e4sst – einen chemischen Grundstoff f\u00fcr die Herstellung von Polyestern oder Holzlacken.<\/p>\n
Bislang wird 1,3-Propandiol chemisch synthetisiert. Es gibt aber auch Mikroorganismen, die Glyzerin zu 1,3-Propandiol umsetzen k\u00f6nnen. So produziert das Bakterium Clostridium diolis<\/i> den chemischen Grundstoff f\u00fcr die Herstellung von Polyestern oder Holzlacken in vergleichsweise hoher Ausbeute. Allerdings setzt das Bakterium kein Rohglyzerin um. Der Grund: Der schwarz gef\u00e4rbte, wie verbrauchtes Motor\u00f6l aussehende Reststoff Rohglyzerin enth\u00e4lt aus dem Raps\u00f6l \u00fcbrig gebliebene Fetts\u00e4uren. Diese m\u00fcssen zun\u00e4chst abgetrennt werden. “Zudem hemmen sowohl das Substrat Glyzerin als auch das Produkt 1,3-Propandiol bei h\u00f6heren Konzentrationen das Wachstum der Bakterien”, nennt Dr. Wolfgang Krischke vom IGB eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung des biotechnologischen Prozesses. “Durch eine kontinuierliche Betriebsf\u00fchrung des Bioreaktors konnten wir dieses Problem weitgehend l\u00f6sen. Denn bei ann\u00e4herndem Vollumsatz des Glyzerins entf\u00e4llt dessen Hemmwirkung. Auf diese Weise konnten wir einen stabilen Prozess mit hohen Produktkonzentrationen erzielen.”<\/p>\n
Aus Raps\u00f6l l\u00e4sst sich noch ein weiteres chemisches Zwischenprodukt gewinnen – langkettige Dicarbons\u00e4uren. Sie k\u00f6nnen bei der Herstellung von Polyamiden und Polyestern eingesetzt werden. Bisher lassen sich langkettige Dicarbons\u00e4uren jedoch chemisch nur schwer synthetisieren. Eine Alternative ist die biotechnologische Fertigung. “Im Raps\u00f6l sind Fetts\u00e4uren an Glyzerin gebunden. Werden diese abgespalten, k\u00f6nnen die freien Fetts\u00e4uren beispielsweise von verschiedenen Hefen der Gattung Candida<\/i> zu Dicarbons\u00e4uren umgesetzt werden”, erl\u00e4utert Steffen Rupp vom IGB. Gemeinsam mit seinen Kollegen hat er einen fermentativen Prozess entwickelt, der mit gentechnisch modifizierten Hefen arbeitet, und bei dem die Spaltung des Raps\u00f6ls sowie die Umsetzung der Fetts\u00e4uren zu Dicarbons\u00e4uren simultan erfolgt.<\/p>\n
Bio-Plastik aus Molke<\/b>
Ein Abfallprodukt bei der Herstellung von Milchprodukten ist Sauermolke. Bislang wird die Molke teuer entsorgt. Mit Hilfe von Michs\u00e4urebakterien l\u00e4sst sich der in der Sauermolke enthaltene Milchzucker (Lactose) jedoch zu Milchs\u00e4ure (Lactat) umsetzen. Lactat dient nicht nur als Konservierungs- und S\u00e4uerungsmittel in der Lebensmittelherstellung, sondern kann auch als Grundstoff in der chemischen Industrie eingesetzt werden – zum Beispiel in der Produktion von Polylactiden, biologisch abbaubaren Kunststoffen. Einweggeschirr und Schrauben f\u00fcr die Chirurgie aus Polymilchs\u00e4ure gibt es bereits.<\/p>\n
Feinchemikalien aus Krabbenschalen<\/b>
Chitin ist nach Zellulose das am h\u00e4ufigsten vorkommende Biopolymer auf der Erde. Der nachwachsende Rohstoff f\u00e4llt in der Aquakultur und bei der Verarbeitung von Meeresfr\u00fcchten wie Krabben in gro\u00dfen Mengen als Abfall an. In dem vom Bundesforschungsministerium gef\u00f6rderten Projekt “BioSysPro” untersuchen Forscher des IGB, ob sich Chitin durch den Einsatz von mikrobiellen Chitinasen als nachwachsender Rohstoff f\u00fcr die chemische Industrie erschlie\u00dfen l\u00e4sst. Chitin kann von vielen Bakterien durch Chitinasen abgebaut werden. Diese Chitinasen spalten das lineare, unl\u00f6sliche Homopolymer aus b-1,4-verkn\u00fcpften N-Acetyl-Glucosamin-Einheiten zu Oligo- oder Monomeren. Ziel ist es, das Chitin zu Monomeren abzubauen, die anschlie\u00dfend hydrothermal zu gut modifizierbaren Grundbausteinen der Polymerchemie wie z. B. Stickstoffheterozyklen umgesetzt werden.<\/p>\n
“Die Wei\u00dfe Biotechnologie nutzt die Natur als chemische Fabrik. Herk\u00f6mmliche chemische Produktionsprozesse werden durch den Einsatz von Mikroorganismen oder Enzymen ersetzt”, erl\u00e4utert Prof. Thomas Hirth, Leiter des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB, den Ansatz. Auf der Messe Biotechnica vom 7. bis 9. Oktober in Hannover stellen die Forscher die Verfahren auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 9, Stand E29 vor.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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