Heterogene organische Materialien effektiv in biobasierte Bausteine umwandeln
Die Bewirtschaftung von Bioabfällen ist in den letzten Jahrzehnten zu einer wachsenden Herausforderung in Europa geworden. Eines der Recyclingziele der EU für 2025 besagt, dass die Zahlen für die Vorbereitung zur Wiederverwendung und das Recycling von Siedlungs- und sämtlichen Verpackungsabfällen auf 55 % steigen sollen. Angesichts der Tatsache, dass die Mehrheit der Mitgliedstaaten dieses Ziel kaum erreichen kann, scheinen zeit- und kosteneffizientere Lösungen dringend erforderlich zu sein. In vielen Fällen werden Bioabfälle nicht ausreichend valorisiert, da die angewandten Technologien der anaeroben Vergärung oder Kompostierung eher geringwertige Erzeugnisse wie Kompost und Biogas hervorbringen. Diese Ergebnisse bieten nur eine Nährstoff- bzw. Energierückgewinnung. Biomasse ist zwar in großem Umfang verfügbar, doch fehlt es an integriertem Wissen über die kombinierte Umwandlung mehrerer heterogener Biomassequellen in hochwertigere Verbindungen, um Skaleneffekte zu erzielen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CAFIPLA wurde ein integriertes Vorbehandlungsverfahren entwickelt, mit dem alle Arten von organischem Material, auch kommunaler Bioabfall, in Bausteine für die biobasierte Wirtschaft umgewandelt werden können.
Bahnbrechende Methode – anwendbar auf verschiedene Bioabfallarten
„Der CAFIPLA-Biomassekreislauf stellt einen großen Fortschritt für die effiziente Behandlung und das Material-Upcycling heterogener kommunaler Bioabfälle über Biogas und Kompost hinaus dar“, erklärt Marie-Aline Pierrard, Projektleiterin bei IDELUX Environnement, der belgischen öffentlichen Abfallbehandlungsanlage, die das Pilotprogramm betreibt. CAFIPLA verbindet zwei innovative Plattformansätze, die Carbonsäureplattform (Carboxylic Acid Platform, CAP) und die Faserrückgewinnungsplattform (Fibre Recovery Platform, FRP), um den CAFIPLA-Biomassekreislauf zu erschaffen. CAP wandelt die leicht abbaubare Fraktion des organischen Bioabfalls in kurzkettige Carbonsäuren um, die als Ausgangsstoffe für die biotechnologische Produktion von PHBV-Biopolymeren und mikrobiellem Protein verwendet sowie durch Kettenverlängerung in mittelkettige Carbonsäuren wie Capronsäure umgewandelt werden können. Die Fasern können aus der verbleibenden Fraktion zurückgewonnen werden und weisen ein großes Anwendungspotenzial in Form von Bioverbundwerkstoffen oder im Bausektor auf.
Auf dem Weg zu einer modernen integrierten Bioraffinerie
„Der innovativste Aspekt von CAFIPLA besteht darin, dass die Umwandlung von heterogenen Bioabfallströmen in Vorprodukte für die Bioökonomie möglich wird“, betont Projektkoordinator Thomas Dietrich, Forscher bei TECNALIA. Durch Kombination der beiden Plattformansätze wird die Vorbehandlung der Biomasse erheblich verbessert. Darüber hinaus beruht die CAP auf Dunkelfermentation, die leicht in existierende Bioabfallbehandlungsanlagen mit anaerober Vergärung und Kompostierung integriert werden kann, und zu einem effizienten Upcycling von Materialien führt, wie es von einer der Kreislaufwirtschaft entsprechenden Bioökonomie gefordert wird. „Die CAFIPLA-Ergebnisse würden idealerweise in einer bestehenden Anlage mit anaerober Vergärung umgesetzt werden, da in diesem Fall die Biomasselogistik bereits implementiert ist und das Grundwissen für den Betrieb der Plattformansätze vorhanden ist“, so Dietrich abschließend. „Die nächsten geplanten Schritte sind die weitere Maßstabsanpassung der beiden Plattformen bis zum Technologie-Reifegrad 7 und die Bereitstellung größerer Mengen an Zwischenprodukten wie kurzkettige Carbonsäuren und Fasern für interessierte industrielle Interessengruppen zur Anwendungsentwicklung, um die Marktnachfrage nach unseren Vorprodukten für die Bioökonomie zu steigern.“ Der Umsetzungsleitfaden des Projekts bietet wertvolle Einblicke in die CAFIPLA-Technologie, wobei die Aufmerksamkeit auf die Schlüsselfaktoren einer neuartigen Bioabfallverwertung auf regionaler Ebene gerichtet wird. Das Team konzentriert sich gegenwärtig auf die Verbreitung nicht vertraulicher Ergebnisse und die Interaktion mit Interessengruppen, um Wissen auszutauschen und Geschäftsmodelle hinsichtlich der wirtschaftlichen Möglichkeiten bei der Umsetzung der CAFIPLA-Vorbehandlungsstrategie zu entwickeln.
Schlüsselbegriffe
CAFIPLA, Bioabfall, Biomasse, Vorbehandlung, Bausteine, anaerobe Vergärung, Carbonsäuren, Upcycling, Bioabfall aus Kleinstädten
