{"id":143739,"date":"2024-05-13T07:35:00","date_gmt":"2024-05-13T05:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=143739"},"modified":"2024-05-07T15:29:27","modified_gmt":"2024-05-07T13:29:27","slug":"funktionalisiertes-chitosan-als-biobasiertes-flockungsmittel-fur-die-aufbereitung-komplexer-abwasser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/funktionalisiertes-chitosan-als-biobasiertes-flockungsmittel-fur-die-aufbereitung-komplexer-abwasser\/","title":{"rendered":"Funktionalisiertes Chitosan als biobasiertes Flockungsmittel f\u00fcr die Aufbereitung komplexer Abw\u00e4sser"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Aus<\/a>
Aus Sp\u00fclw\u00e4ssern der Rotweinherstellung entfernt LaChiPur als funktionalisiertes Flockungsmittel nicht nur Schwebstoffe, sondern auch Phenole. \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Forschende am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben ein biobasiertes und funktionalisiertes Flockungsmittel entwickelt, mit dem sich Abw\u00e4sser mit komplexen Inhaltsstoffen effizient aufreinigen lassen. Dabei sorgt das Enzym Laccase in einer Matrix aus Chitosan zus\u00e4tzlich daf\u00fcr, dass toxische Phenole aus dem Wasser entfernt werden. Das neue abbaubare funktionalisierte Flockungsmittel LaChiPur wird erstmals vom 13. bis 17. Mai 2024 auf der IFAT in M\u00fcnchen vorgestellt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Mit der Flockung werden in der Abwasserreinigung und Wasseraufbereitung feinste Feststoff-Verunreinigungen abgetrennt. Flockungsmittel bewirken dabei, dass Schwebstoffe zu gr\u00f6\u00dferen Flocken agglomerieren, welche zu Boden sinken oder abfiltriert werden k\u00f6nnen \u2013 das Wasser wird wieder klar. Zur Entfernung von Huminstoffen in der Trinkwasseraufbereitung oder zur Aufbereitung von Prozesswasser in der Papierherstellung kommen h\u00e4ufig anorganische Metallsalze zum Einsatz, etwa Eisen- oder Aluminiumsulfate und -chloride, ebenso bei der F\u00e4llung von Phosphor in kommunalen Kl\u00e4ranlagen. Teilweise werden zus\u00e4tzlich polymere Flockungsmittel, aus fossilen Rohstoffen hergestellte synthetische Polymere, hinzugeben. Der Nachteil herk\u00f6mmlicher Methoden liegt auf der Hand: Aufgrund der zugesetzten Chemikalien oder Polymere kann der resultierende Schlamm nicht weiterverwendet, sondern muss aufwendig entsorgt werden.<\/p>\n\n\n

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\u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Aus diesem Grund setzen Forschende am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB auf nat\u00fcrliches und vollst\u00e4ndig biologisch abbaubares Chitosan. Es wird aus dem nachwachsenden Rohstoff Chitin gewonnen, der als strukturelle Komponente in den Schalen von Krustentieren, Panzern und H\u00e4uten von Insekten und in Pilzen enthalten ist. Damit ist Chitin \u2013 nach der aus Pflanzen stammenden Cellulose \u2013 das zweith\u00e4ufigste nat\u00fcrliche Polymer auf der Erde.<\/p>\n\n\n\n

Neue Technologie mit nat\u00fcrlichen biobasierten Rohstoffen<\/h3>\n\n\n\n

Tats\u00e4chlich wird Chitosan auch heute schon zur Kl\u00e4rung von Schwimmbecken und Teichen angeboten. Die Fraunhofer-Forscher gehen aber einen Schritt weiter und funktionalisieren Chitosan zus\u00e4tzlich mit dem Enzym Laccase. Das Enzym ist in vielen Pflanzen, aber auch in Pilzen und Bakterien, zu finden. In der Natur sind Laccasen an der Vernetzung aromatischer Monomere zu Lignin wie auch an dessen Abbau beteiligt. Ihre Eigenschaft, Phenole und andere phenolische Substanzen zu oxidieren, macht sie f\u00fcr verschiedene industrielle Anwendungen gefragt, von der Entfernung toxischer Phenole in Fruchts\u00e4ften, \u00fcber die Entf\u00e4rbung von Textilabw\u00e4ssern bis zum Abbau von Schadstoffen in Wasser und Boden.<\/p>\n\n\n\n

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\u00bbWir hatten die Idee, dass Laccase \u2013 gebunden an Chitosan als Matrix \u2013 auch f\u00fcr komplexe Abw\u00e4sser, wie sie bei der Herstellung von Wein oder Oliven\u00f6l anfallen, geeignet sein k\u00f6nnte\u00ab, sagt\u00a0Dr. Thomas Hahn<\/a>, der am Fraunhofer IGB <\/strong>seit Langem an der\u00a0Aufbereitung von Chitin<\/a>\u00a0aus den verschiedensten Abfallstr\u00f6men und der nachfolgenden Konversion zu Chitosan forscht. Nach der Weinlese sto\u00dfen kommunale Kl\u00e4ranlagen schnell an ihre Grenzen, wenn in kurzer Zeit das drei- bis vierfache Volumen an Abwasser die vorwiegend kleinen Kl\u00e4ranlagen in l\u00e4ndlichen Weinbaugebieten erreicht. \u00bbDie Phenole im Abwasser wirken toxisch auf die Bakterien im Belebungsbecken. In der Folge muss die Bel\u00fcftung erh\u00f6ht werden, sodass der Energiebedarf der Kl\u00e4ranlage signifikant steigt\u00ab, wei\u00df Marc Beckett, Experte im Bereich\u00a0Wassermanagement und Wasseraufbereitung<\/a>\u00a0am IGB.<\/strong> <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

In Oliven\u00f6lm\u00fchlen werden die Waschabw\u00e4sser gar in gro\u00dfe Sammelbecken geleitet, wo das Wasser im Laufe der Zeit verdunstet und einen f\u00fcr Flora und Fauna giftigen Schlamm zur\u00fcckl\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n

Aus der Idee wurde ein zweij\u00e4hriges Fraunhofer-Forschungsprojekt, das bis Dezember 2023 im Programm \u00bbSchnelle Mittelstandsorientierte Eigenforschung (SME)\u00ab gef\u00f6rdert wurde. Beteiligt war auch das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam, dessen Part die Funktionalisierung des Chitosans mit Laccase war. Um die Wirkung des mit Laccase funktionalisierten Chitosans mit realen Abw\u00e4ssern \u00fcberpr\u00fcfen zu k\u00f6nnen, etablierten die Forschenden im IGB zun\u00e4chst die entsprechende Methodik und Analytik. <\/p>\n\n\n\n

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\u00bbEine der Herausforderungen war, das polymere Chitosan in L\u00f6sung zu bringen, damit es \u00fcberhaupt als Flockungsmittel dosiert werden und seine Wirkung zur Bindung von Polyphenolen, Tanninen und Gerbstoffen entfalten kann\u00ab, erinnert sich Hahn<\/strong>. \u00bbDa f\u00fcr die Laccase ein leicht saures Milieu optimal ist, haben wir f\u00fcr die typischen Abw\u00e4sser aus der Wein- oder Oliven\u00f6lherstellung gleich sehr gute Ergebnisse erzielt\u00ab, so der Chemiker<\/strong>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Auch phenolische Inhaltsstoffe werden abgetrennt<\/h3>\n\n\n\n
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\u00bbUnsere Technologie weist f\u00fcr komplexe agroindustrielle Abw\u00e4sser eine Flockungsleistung auf, die mit der von herk\u00f6mmlich eingesetzten metallsalzhaltigen Koagulationsmitteln oder synthetischen polymeren Flockungsmitteln vergleichbar ist. LaChiPur, wie wir unser funktionalisiertes Produkt nennen, ist aber vollst\u00e4ndig biobasiert und l\u00e4sst sich somit biologisch abbauen\u00ab, fasst Beckett<\/strong>, Biologe und Umweltwissenschaftler, zusammen. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Die Kombination mit Laccase erwies sich bei diesen Abw\u00e4ssern als echter Vorteil, da das funktionalisierte Chitosan nicht nur als Flockungsmittel eingesetzt werden kann, sondern gleichzeitig auch Phenole oxidiert werden, polymerisieren und ebenfalls sedimentieren.<\/p>\n\n\n\n

Regionale Herstellung und vielf\u00e4ltige Anwendungen<\/h3>\n\n\n\n

Weitere Vorteile der neuen umweltfreundlichen Technologie: Der Ausgangsstoff Chitin f\u00e4llt lokal in der Lebensmittel- oder Biotechnologieindustrie in gro\u00dfen Mengen als Abfallstoff an. Dies gew\u00e4hrleistet nicht nur eine wirtschaftliche Herstellung, sondern auch Versorgungssicherheit \u2013 ohne die Abh\u00e4ngigkeiten verflochtener internationaler Lieferketten. Wird der nach der Flockung entstehende abbaubare Schlamm in Kl\u00e4ranlagen verg\u00e4rt, kann dies die Biogasausbeute sogar deutlich erh\u00f6hen.<\/p>\n\n\n\n

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\u00bbDank unserer interdisziplin\u00e4ren Expertise k\u00f6nnen wir in Industriebetrieben anfallende Abw\u00e4sser und Prozessw\u00e4sser nun bei uns im Labor daraufhin untersuchen, mit welchem Ergebnis das mit LaChiPur behandelte Wasser gereinigt wird\u00ab, so Hahn und Beckett<\/strong>. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Aufgrund der ersten vielversprechenden Ergebnisse wollen die Forscher ihre Technologie dar\u00fcber hinaus mit kleinen und mittelst\u00e4ndischen Unternehmen, die Flockungsmittel vertreiben oder herstellen, weiter optimieren, in einen gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab \u00fcberf\u00fchren und in die industrielle Anwendung bringen. <\/p>\n\n\n\n

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\u00bbLaChiPur eignet sich ebenso als Filtermaterial und weist Eigenschaften von F\u00e4llmitteln auf. Daher wollen wir unser Produkt auch f\u00fcr den Einsatz in der Phosphorf\u00e4llung weiterentwickeln. Aufgrund seiner Eigenschaften ist es zudem f\u00fcr die Reinigung von Textilabw\u00e4ssern oder den Einsatz in der Trinkwasseraufbereitung interessant\u00ab, sind die IGB-Wissenschaftler<\/strong> \u00fcberzeugt. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Kontakte<\/h3>\n\n\n
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\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

Dr.-Ing. Thomas Hahn
Industrielle Biotechnologie | Bioprozessentwicklung
Tel.:\u00a0+49 711 970-4159
Fax:\u00a0+49 711 970-4200
E-Mail senden<\/a><\/p>\n\n\n

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\"Marc<\/figure><\/div>\n\n\n

Marc Beckett M. Sc.
Wassertechnologien, Wertstoffgewinnung und Scale-up | Bioverfahrenstechnik und Mikrobiologie
Tel.:\u00a0+49 711 970-4086
Fax:\u00a0+49 711 970-4200
E-Mail senden<\/a><\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n
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\"Diego<\/figure><\/div>\n\n\n

Diego Eufracio Lucio M. Sc.
Wassertechnologien, Wertstoffgewinnung und Scale-up | Bioverfahrenstechnik und Mikrobiologie
Tel.:\u00a0+49 711 970-4214
Fax:\u00a0+49 711 970-4200
E-Mail senden<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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