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Biopolymers from syngas fermentation

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Biokunststoffe aus Abfallströmen gewinnen

EU-finanzierte Forscher haben Bioabfälle, landwirtschaftliche Rückstände und andere kohlenstoffreiche Abfallströme verwendet, um preislich wettbewerbsfähige Biokunststoffe herzustellen. Die Strategie könnte neue nachhaltige Geschäftsmöglichkeiten erschließen und zum Übergang Europas zu einer Post-Kohlenstoff-Wirtschaft beitragen.

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Auch wenn das Marktpotential für umweltfreundliche Alternativen zu Kunststoffen auf Basis von fossilen Brennstoffen nach wie vor riesig ist, bleiben die Kosten ein kritischer Faktor. "Um wirtschaftlich tragfähig zu werden, müssen Biokunststoffe in der gleichen Preisspanne wie petroleumbasierte Kunststoffe mithalten können", erklärt SYNPOL-Projektkoordinator Prof. Jose Luis Garcia Lopez vom spanischen Nationalen Forschungsrat.   "Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht in der Nutzung bereits vorhandener Abfallströme wie Haushaltsabfälle, die sonst auf Deponien landen, oder Klärschlamm aus Wasseraufbereitungsanlagen."   Da europäische Länder viel Geld für den Transport von kommunalen Abfällen zu Deponien weit außerhalb von Städten oder Staaten ausgeben und dadurch langfristige Umweltprobleme entstehen, würde die Beseitigung dieser Abfälle weitere Vorteile bieten: Die lokalen Behörden würden Geld sparen, gleichzeitig würde die Umwelt profitieren und die Abfallindustrie einen Schub erhalten.   Die Vorteile von Bioabfall nutzen   Der wichtigste Erfolg des EU-finanzierten Projekts SYNPOL bestand darin, diese Chance zu nutzen, indem es einen tragfähigen Prozess für die effiziente Umwandlung von Abfall in Biopolymere entwickelte. Das System wandelt komplexe Bioabfälle in Syngas um, das dann in einen Bioreaktor für die Bakterienfermentation eingespeist wird. Hier entstehen Polyhydroxyalkanotate (PHA) und Bausteine ​​für neuartige Biopolymere.   Die Forscher fanden heraus, dass Stroh der vielversprechendste Rohstoff für die Herstellung von Synthesegas war. Beeindruckende Fortschritte erzielte das Projekt außerdem bei der Optimierung der Fermentationsproduktausbeute durch Mikroorganismen. "Indem er eine tragfähige Alternative bietet, wird dieser Prozess dazu beitragen, Deponieabfälle sowie die schädlichen Auswirkungen von petrochemischen Kunststoffen zu reduzieren", sagt Garcia.   Darüber hinaus eröffnet die Fermentationstechnik mithilfe von Syngas neue Möglichkeiten, eine Reihe von industriellen Bioabfällen umzuwandeln. Dies wird Verbindungen entlang der Produktionskette (etwa zwischen Produzenten und Abfallkonvertern) verstärken und neue Möglichkeiten in der Nahrungsmittelproduktion, der Pharmaindustrie, der Verpackungsindustrie und im Recycling schaffen. In der Tat befinden sich einige der von den SYNPOL-Partnern entwickelten Biopolymerprodukte bereits auf dem Weg zur Vermarktung.   "Zum Beispiel produziert ein irischer KMU-Projektpartner ein biologisch abbaubares Biopolymer, das als Folie für Verpackungen eingesetzt werden kann", sagt Garcia. "Ein weiterer Polymer-Prototyp kann zur Herstellung von Gerüsten für biomedizinische Anwendungen eingesetzt werden."   Darüber hinaus haben verschiedene Partner des SYNPOL-Konsortiums neue Technologien zur Polymerisation von PHA durch chemische und enzymatische Verfahren entwickelt, um Patente zu sichern.   "Das Technologietransferbüro des spanischen Nationalen Forschungsrates versucht derzeit, zwei Patente, die bereits aus dem SYNPOL-Projekt hervorgegangen sind, zu erweitern und zu lizenzieren", berichtet Garcia. "Eine der beiden Patentanmeldungen dreht sich um eine neuartige mikrowelleninduzierte Pyrolysetechnik für die Umwandlung organischer Abfälle in Syngas und die anderen betrifft den aeroben CO-Stoffwechsel bei Mikroorganismen."   Eine langfristige Investition   Das im September 2016 abgeschlossene Projekt SYNPOL unterstreicht, wie Investitionen in nachhaltige Produktionsprozesse sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile bringen können. Das Projekt hat gezeigt, wie Abfallströme genutzt werden können, um Bausteine aus Biopolymer ​​herzustellen, wodurch Europa weniger Deponien benötigen und für die Kunststoffproduktion weniger abhängig von fossilen Brennstoffen wird. Außerdem kann diese wegweisende Fermentationstechnologie auch auf andere komplexe Abfallströme angewendet werden, um neue Biopolymere und andere hochwertige Verbindungen herzustellen.   "Die Ergebnisse von SYNPOL werden von den EU-finanzierten Projekten CELBICON und ENGICOIN weiterentwickelt werden", sagt Garcia. "In beiden Projekten wird die Zusammenarbeit mit Chemieingenieuren den Bakterien-Gas-Fermentationsprozess näher an den industriellen Maßstab heranführen. Außerdem sind viele Projektpartner bemüht, den Bakterien-Synthese-Fermentationsprozess von SYNPOL in zukünftigen Projekten und Netzwerken weiterzuentwickeln.

Schlüsselbegriffe

SNYPOL, Abfall, Biokunststoffe, Syngas, Fermentation, Biopolymere, PHA

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