{"id":79781,"date":"2020-10-13T07:37:42","date_gmt":"2020-10-13T05:37:42","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=79781"},"modified":"2020-10-08T14:42:18","modified_gmt":"2020-10-08T12:42:18","slug":"dank-richtiger-bakterienfuetterung-biologisch-abbaubare-kunststoffalternativen-fuer-die-kosmetikbranche","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/dank-richtiger-bakterienfuetterung-biologisch-abbaubare-kunststoffalternativen-fuer-die-kosmetikbranche\/","title":{"rendered":"Dank richtiger Bakterienf\u00fctterung: Biologisch abbaubare Kunststoffalternativen f\u00fcr die Kosmetikbranche"},"content":{"rendered":"
\"igb-ivv-biologisch-abbaubare-kunststoffalternativen-bild-1\"<\/a>
Gefriergetrocknete Bakterien (Cupriavidus necator) vor Zellaufschluss. \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure>\n

Rund 38 Kilogramm Plastikm\u00fcll fallen in Deutschland j\u00e4hrlich pro Kopf an. Mit dem Ziel, ein nachhaltiges Gesamtkonzept aus biologisch abbaubaren Verpackungsalternativen im Kosmetikbereich zu schaffen, forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB und des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Zusammenarbeit mit der Universit\u00e4t Stuttgart und der LCS Life Cycle Simulation an Polyhydroxyalkanoaten (PHA), die in ihren Eigenschaften herk\u00f6mmlichen Kunststoffen \u00e4hneln, aber ohne den Einsatz fossiler Rohstoffe aus Mikroorganismen gewonnen werden.<\/strong><\/p>\n

Holzabf\u00e4lle, \u00d6l- und Zuckerreste, Glycerin aus der Biodieselproduktion \u2013 die Bakterien in Dr. Susanne Zibeks Labor am Fraunhofer IGB in Stuttgart wurden schon mit den unterschiedlichsten Reststoffen gef\u00fcttert. Die kohlenstoffbasierten Futterquellen regen die Bakterien dazu an, bestimmte k\u00f6rpereigene Speichergranulate zu produzieren, sogenannte Polyhydroxyalkanoate (PHA). Diese speziellen Biopolymere stehen im Zentrum des Forschungsprojektes \u00bbSusPackaging\u00ab.<\/p>\n

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IVV in Freising, der Universit\u00e4t Stuttgart und der LCS Life Cycle Simulation aus Backnang wollen die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IGB biobasierte und biologisch abbaubare Plastikalternativen f\u00fcr die Kosmetikbranche erzeugen \u2013 und das in einer komplett gr\u00fcnen Wertstoffkette.<\/p>\n

Ein derartiges Gesamtkonzept mit einem Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit sei neu, betont Dr. Ana Luc\u00eda V\u00e1squez-Caicedo vom Fraunhofer IGB: \u00bbViele Studien fokussieren sich auf einzelne Aspekte, aber selten sieht man die gesamte Prozesskette bis zur Evaluierung der Materialqualit\u00e4t.\u00ab<\/p>\n

\"igb-ivv-biologisch-abbaubare-kunststoffalternativen-bild-2\"
Laboranlage f\u00fcr Zellaufschluss und Extraktion von funktionellen Inhaltsstoffen am Fraunhofer IGB. \u00a9 G\u00fcnther Bayerl\/Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure>\n

Am Anfang des Prozesses steht die Bakterienkultivierung. Dr. Susanne Zibek, Leiterin der Arbeitsgruppe Bioprozessentwicklung, untersucht zusammen mit Dr. Thomas Hahn, welche Mikroorganismen welche PHAs mit welchen Strukturen produzieren und wie sich deren Eigenschaften durch die Wahl des Futters steuern lassen: \u00bbIm Prinzip geht es uns darum, m\u00f6glichst neue Strukturvarianten herzustellen, damit dann gepr\u00fcft werden kann, ob sich der jeweilige Kunststoff als Verpackungsmaterial eignet\u00ab, erkl\u00e4rt Zibek. Unterst\u00fctzung erh\u00e4lt die Arbeitsgruppe dabei von Forschenden der Universit\u00e4t Stuttgart, die verschiedene Eigenschaften der Mikroorganismen genauer untersuchen, beispielsweise inwieweit sie sich an toxische Stoffe anpassen, die in den nat\u00fcrlichen Futterquellen enthalten sein k\u00f6nnen.<\/p>\n

Weg von sch\u00e4dlichen L\u00f6semitteln mit der Druckwechseltechnik<\/h3>\n

Bevor die PHAs weiterverarbeitet und getestet werden k\u00f6nnen, m\u00fcssen sie erst einmal aus den Mikroorganismen extrahiert werden. Dies ist das Spezialgebiet von V\u00e1squez-Caicedo, Leiterin des Themenfelds Lebensmitteltechnologie am Fraunhofer IGB. Im Allgemeinen geschieht dieser sogenannte Aufreinigungsvorgang mit L\u00f6semitteln wie Chloroform, doch V\u00e1squez-Caicedo betont: \u00bbUnser Ziel ist es, von diesen umweltbelastenden L\u00f6semitteln wegzukommen.\u00ab Daher hat sie eine rein mechanisch-physikalische Methode zum Aufschluss der Zellen, die Druckwechseltechnik, entwickelt. Hierbei wird die Fermentationsbr\u00fche, in der sich die Mikroorganismen befinden, zun\u00e4chst mit einem Arbeitsgas versehen und unter Druck gesetzt, sodass das Gas bis in das Zytoplasma der Zellen eindringt. Wird der Druck in dem Gemisch anschlie\u00dfend abrupt wieder gesenkt, werden die Zellen zerst\u00f6rt und das PHA dadurch freigesetzt.<\/p>\n

Ist die Aufreinigung abgeschlossen, wird das Material als wei\u00dfes Pulver an das Fraunhofer IVV nach Freising geschickt. Hier wird es zu Granulat und schlie\u00dflich zu Folien weiterverarbeitet. Anhand von kleinen Platten konnten bereits erste Testungen der Materialeigenschaften durchgef\u00fchrt werden. Untersucht werden dabei unter anderem die Hitzebest\u00e4ndigkeit, die Verformbarkeit und verschiedene Barriereeigenschaften, die sp\u00e4ter beispielsweise verhindern sollen, dass die Kosmetikinhaltsstoffe austrocknen.<\/p>\n

Dr. Cornelia Stramm vom Fraunhofer IVV ist mit den bisherigen Testergebnissen zufrieden: \u00bbBei den mechanischen Eigenschaften zeigt sich, dass manche PHA-Typen derzeit noch etwas schwierig zu prozessieren sind. Da m\u00fcssen wir noch ein wenig nachsteuern. Was die Barriereeigenschaften betrifft, sind die PHAs im Vergleich zu anderen Biopolymeren jedoch sehr vielversprechend.\u00ab Ihre Ergebnisse meldet sie zusammen mit Empfehlungen f\u00fcr das weitere Vorgehen zur\u00fcck nach Stuttgart und die Prozesskette beginnt von Neuem.<\/p>\n

Zibeks Arbeitsgruppe am Fraunhofer IGB konnte ihre Futterstrategie durch die Daten des Fraunhofer IVV bereits anpassen. So erhalten die Bakterien nun ein zus\u00e4tzliches Co-Substrat, wodurch der Valeratanteil im PHA erh\u00f6ht und somit das Endprodukt flexibler wird.<\/p>\n

Optimierung mit jeder Feedbackschleife<\/h3>\n

Noch sind die hergestellten Mengen recht klein und die Produktion erfordert viel Zeit. Doch mit jeder Feedbackschleife wird der Prozess weiter optimiert.<\/p>\n

Sind alle Schritte finalisiert, wird mithilfe einer Life Cycle Analysis des externen Projektpartners LCS Life Cycle Simulation Energieeffizienz und Nachhaltigkeit des Gesamtprozesses bewertet und ein Vergleich zu bereits bestehenden Verfahren gezogen. Das Potenzial von PHAs ist gro\u00df \u2013 da sind sich die drei Forscherinnen einig. Gerade bei kleinen Einmalverpackungen k\u00f6nnten sie in Zukunft eine echte Alternative zu herk\u00f6mmlichen erd\u00f6lbasierten Kunststoffen darstellen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Rund 38 Kilogramm Plastikm\u00fcll fallen in Deutschland j\u00e4hrlich pro Kopf an. Mit dem Ziel, ein nachhaltiges Gesamtkonzept aus biologisch abbaubaren Verpackungsalternativen im Kosmetikbereich zu schaffen, forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB und des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Zusammenarbeit mit der Universit\u00e4t Stuttgart und der LCS Life Cycle […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[13293,12230,10608,12344],"supplier":[649,938,17568,781],"class_list":["post-79781","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-bakterien","tag-biokunststoff","tag-biooekonomie","tag-verpackungen","supplier-fraunhofer-institut-fuer-grenzflaechen-und-bioverfahrenstechnik-igb","supplier-fraunhofer-institut-fuer-verfahrenstechnik-und-verpackung-ivv","supplier-lcs-life-cycle-simulation","supplier-universitaet-stuttgart"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79781","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=79781"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/79781\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=79781"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=79781"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=79781"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=79781"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}