Algen - eine nachhaltige Quelle von Biokunststoffen
Die moderne Gesellschaft ist geradezu süchtig nach Kunststoffen und so kommt die nächste Generation von Biokunststoffen aus Mais, Weizen, Zuckerrüben und Zuckerrohr gerade recht. Und obgleich diese Kunststoffe weitaus umweltfreundlicher als Alternativen auf Basis fossiler Brennstoffe sind, konkurrieren sie jedoch mit den für den Verzehr angebauten Nahrungsmitteln um das erforderliche Land. Das EU-geförderte Projekt SEABIOPLAS (Seaweeds from sustainable aquaculture as feedstock for biodegradable bioplastics) entwickelte ein Verfahren, mit dem sich Algen als neuartige Basis für Biokunststoffe verwenden lassen. Nicht allein, dass ein Kunststoff auf Basis von Meeresalgen nicht um die Landnutzung konkurriert, sondern man wird auch Wasser sparen und möglicherweise eine höhere Produktivität erreichen können. Das Hauptziel des Projektes war es, nachhaltig kultivierte Meeresalgen als Rohstoff für biologisch abbaubare Biokunststoffe einzuführen, um so zur Innovation in der Industrie für Biokunststoffe und zum Übergang von der Petrochemie zu grünen Chemie beizutragen. Die Forscher untersuchten auch die Eignung von Algen als Grundlage für Fisch- und Viehfutter. Die Nachhaltigkeit wurde erhöht, indem die Algen in integrierten multitrophischen Aquakultur-Systemen gezüchtet wurden. Dies bedeutet, dass das Meerwasser, dass für die Algenkultur verwendet wurde, aufgrund seiner Integration mit Fischfarmen für Lachs und Meerbrassen in Irland und Portugal nährstoffangereichert war. Als Algen wurden die Arten Gracilaria vermiculophylla und Alaria esculenta ausgewählt. Man ging davon aus, dass die Herstellungsverfahren einen großen Einfluss auf die Meeresalgen haben würden, die für die Extraktion relevanter Polysaccharide (Ulvan, Agar und Alginat) sowie für die Milchsäureproduktion (und davon wiederum dessen Polymer Polymilchsäure (PLA)) produziert wurden. Hierbei erreichte man ein Gleichgewicht zwischen der Versorgung durch mit Stickstoff angereichertes Meerwasser, der Besatzdichten für die Kultivierung und dem Erntezeitpunkt, wobei der Biomasse-Zuckergehalt vier Mal höhere Werte als normal erreichte. Durch Trocknen, Mahlen und chemische Behandlung wurden die Algen in ihre Grundbestandteile zerlegt. Diese pulverisierten Algen werden dann als eine Zutat für den Biokunststoff eingesetzt und werden überdies fermentiert, um Milchsäure zu produzieren. Auch die Milchsäure wird für die Herstellung von Biokunststoffen verwendet. Zwei verschiedene Nährböden, Ulvan und Alginat, ergaben sich aus den optimierten Protokollen und wurden als Zutaten für Biokunststoff getestet. Darüber hinaus wurden zwei verschiedene Hydrolysate im Pilotmaßstab hergestellt, wobei man auf eine weitere Fermentation und PLA-Produktion abzielt. Die entsprechenden Rückstände sowohl aus Polysaccharid-Extrakten als auch aus der Hydrolyse wurden dann als Futterzusätze getestet. Der Einsatz von Meeresalgen als Baustein für Biokunststoffe lässt auf verschiedene ökologische und finanzielle Vorteile hoffen. Auf diese Weise wird SEABIOPLAS helfen, die schädlichen Umweltauswirkungen von Kunststoffen aus fossilen Brennstoffen zu reduzieren, und so zum EU-2020-Ziel eines 10%-Anteils von Biokunststoffen auf dem Kunststoffmarkt beitragen.
Schlüsselbegriffe
Algen, Biokunststoffe, SEABIOPLAS, Aquakultur, Rohmaterial