Upcycling von Lebensmittelabfällen für nachhaltige Anwendungen
Landwirtschaftliche Abfallströme und Reste aus der Lebensmittelproduktion enthalten wertvolle Verbindungen wie Proteine und bioaktive Inhaltsstoffe, die als Alternativen zu tierischem Eiweiß und petrochemischen Stoffen verwendet werden können. Gegenwärtig verhindern die hohen Kosten und bestehenden Wissenslücken jedoch eine optimale Nutzung durch die Bioraffination dieser Biomasse-Nebenströme zu nachhaltigen Inhaltsstoffen für unterschiedliche Produkte und Anwendungen.
Bioraffinierung landwirtschaftlicher Nebenströme
Das EU-finanzierte Projekt Pro-Enrich hat sich zum Ziel gesetzt, dieses Problem durch die Weiterentwicklung und Integration verschiedener Bioraffinerie-Technologien zu lösen. Eine Gruppe von 16 Partnern aus ganz Europa arbeitete mit vereinten Kräften an einem ökologisch nachhaltigen Ansatz, um die Landschaft der Proteinproduktion zu verändern. „Wir wollten zeigen, dass Erzeugnisse aus landwirtschaftlichen Nebenströmen einen hohen kommerziellen Wert bieten können – und die Bioraffinerie mit klein- und großmaßstäblichen Bioprozessanlagen kann hier die entscheidende Lösung darstellen“, erläutert Anne Christine Steenkjær Hastrup, die Projektkoordinatorin und Leiterin des Zentrums für biologische Ressourcen und Bioraffination am dänischen Technologieinstitut (DTI). Als erstes trug das Pro-Enrich-Konsortium Informationen über den konkreten Bedarf von diversen Endanwendenden, die Produktreinheit und Funktionsanforderungen zusammen und nahm anhand dieser Daten eine Qualitätsbewertung der Lieferkette und Rohstoffe vor. Diese floss schließlich in die Entwicklung eines Bioraffinerie-Ansatzes ein, um Proteine und Sekundärmetaboliten aus Nebenströmen von Tomaten, Raps, Oliven und Zitrusfrüchten zu extrahieren. Der entwickelte Ansatz umfasste die mechanische Vorverarbeitung sowie innovative Enzymbehandlungen und war mit der nachgeschalteten Fraktionierung der ausgewählten Rohstoffe verkettet. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern führte das Projekt dann die Produktion im Labor- und Pilotmaßstab sowie Leistungstests durch, um die Prozessprotokolle entsprechend den Ansprüchen und Anforderungen an die Endanwendung zu präzisieren und optimieren.
Produkte aus der Arbeit von Pro-Enrich
Die aussichtsreichsten Produkte und potenziell nutzbarsten Ergebnisse aus jedem einzelnen Rohstoff wurden in enger Zusammenarbeit mit Endanwendenden aus dem Konsortium ermittelt und kontinuierlich bewertet. Zu den vielversprechenden Produkten zählen beispielsweise Rapsprotein aus heiß- und kaltgepresstem Rapskuchen, Lycopin aus Tomaten und Hesperidin aus Zitrusschalen und -fruchtfleisch mit Nutzen für Kosmetika, Nutrazeutika und Klebstoffe. Die aus Rapskuchen erzeugten Proteinprodukte erreichten einen Reinheitsgrad von 90 % und boten sich damit für mögliche Anwendungen in der Lebensmittel-, Tierfutter- und Klebstoffproduktion an. Der Verarbeitungs-, Extraktions- und Reinigungsprozess für Hesperidin aus Zitrusfruchtschalen erwies sich als robust und erreichte einen guten Produktionsertrag und Reinheitsgrad. Der Pro-Enrich-Partner Natac Group, ein Branchenprimus für pflanzliche Produkte, wird Hesperidin und Lycopin als Inhaltsstoffe für Lebensmittel und Kosmetika verwenden.
Auswirkungen und Zukunftsaussichten
Pro-Enrich hat das Potenzial demonstriert, hochwertige Verbindungen aus Bioraffineriesystemen zu erzeugen und damit landwirtschaftliche und industrielle Neben- und Abfallströme optimaler zu verwerten. Dieser Ansatz könnte auf dem Gebiet nachhaltiger biobasierter Produktlösungen einen bedeutenden Wandel herbeiführen und als neues Geschäftsmodell dienen. „Zweifellos bestehen noch Schwierigkeiten, wenn es darum geht, den ökologischen Fußabdruck dieser Prozesse zu verkleinern“, betont Hastrup. Das Konsortium ist jedoch optimistisch, dass Raum zur Prozessoptimierung besteht, um die Technologien auf den Industriemaßstab zu skalieren. Der Bioraffinerieprozess von Pro-Enrich ist grundsätzlich flexibel und lässt sich auf andere Arten von Biomasse oder Rückstandsfraktionen ausweiten. Die entwickelten analytischen Extraktions- und Trennungsmethoden sind zudem generisch und können Grundkenntnisse für künftige Projekte und Projektentwicklungen liefern.
Schlüsselbegriffe
Pro-Enrich, Bioraffinerie, Bioraffinierung, Protein, Hesperidin, Lycopin, Biomasse, Kosmetika, Klebstoffe, Lebensmittelproduktion, Landwirtschaft
