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PROcessing Diluted Aqueous Systems

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Neue Trennverfahren bringen Europas verarbeitende Industrie und die Natur zusammen

In der verarbeitenden Industrie steht die Weiterverarbeitung vor neuen Herausforderungen, für die neue Ansätze gefunden werden müssen. Eine EU-finanzierte Initiative nahm sich dieser Aufgabe an: Das Potenzial des europäischen Marktes für Produkte auf Basis erneuerbarer Rohstoffe sollte freigesetzt werden.

Klimawandel und Umwelt

Der Projektkoordinator von PRODIAS Prof. Michael-Helmut Kopf kommt direkt zum Punkt: „Eine nachhaltige, konkurrenzfähige verarbeitende Industrie und Respekt vor der Natur schließen sich nicht aus!“ In dieser Industrie ist es vor allem schwer, erneuerbare Rohstoffe in bestehende Wertschöpfungsketten zu integrieren und entsprechende kostengünstige und energieeffiziente Techniken zur Ableitung von Wasser, Produktrückgewinnung und Reinigung zu entwickeln. „Weiterverarbeitung als Prozessschritt muss also unbedingt neu gedacht werden“, bemerkt er. „Dazu gehören neue bzw. optimierte Trennverfahren genau so wie passende Methoden zur schnellen Entwicklung maßgeschneiderter Verfahren in der Weiterverarbeitung.“ Industrielle Biotechnologie Seine beiden Kernziele hat das Projekt erreicht. Zum einen sollten die Produktionskosten für Produkte auf Basis erneuerbarer Rohstoffe gesenkt werden. Zum anderen sollte durch gesenkten Energieverbrauch und gesteigerte Effizienz der Rohstoffe der ökologische Fußabdruck der angewandten Prozesse verkleinert werden. Die Mitglieder des Konsortiums aus Industrie und Wissenschaft konnten gemeinsam erfolgreich Methoden und Technologien zur Verarbeitung verdünnter wässriger Systeme verbessern und optimieren, die ursprünglich aus Verfahren der weißen Biotechnologie stammten. Dies gelang PRODIAS durch den intelligenten Einsatz industrieller Biotechnologie. Mit solcher Technologie lassen sich komplexe Veredelungsprodukte wie Enzyme oder Zwischenprodukte chemischer Wertschöpfungsketten auf Basis erneuerbarer Ressourcen herstellen. Weitreichende Wirkung Die Partner entwickelten nämlich vier Demonstrator-Einheiten und mehrere Forschungs- und Entwicklungsstandards. „Sie können jetzt im Labormaßstab und kommerziell eingesetzt werden“, berichtet Prof. Kopf. Ein Demonstrator zeigt niederenergetische Hochleistungsseparatoren zur Abtrennung von Biomasse und einer führt Gefrierkonzentration vor, die bei temperaturempfindlichen gelösten Verbindungen (z. B. Enzymen) zum Einsatz kommt. Zwei weitere sind eine neuartige Kombination von SMB und EBA als hybrider Prozess mit hochmoderner Steuerungssoftware und Hochleistungsfermentation (Titer) kleiner organischer -Vorläufermoleküle. Relevant für Forschungs- und Entwicklungsstandards ist die Kombination von Extraktion/Ionenchromatografie und Elektrodialyse mit bipolaren Membranen, mit denen durch Fermentation entstandene Moleküle der chemischen Wertschöpfungskette gereinigt werden. Ein weiterer Demonstrator ist NEAT, eine neue Analysemethode auf Basis von Hochfrequenzspektroskopie, mit der sich thermodynamische Eigenschaften nicht spezifizierter Mischungen vorhersagen lassen. Für die Weiterverarbeitung ist das in vielen Bereichen der Verfahrenstechnik von Bedeutung. Abgesehen von Anwendungen in der weißen Biotechnologie können diese Ergebnisse in vielen Branchen der europäischen verarbeitenden Industrie von Nutzen sein. Beispielsweise können, wie der Professor erklärt, „niederenergetische Zentrifugen in verschiedenen Anwendungen in den Bereichen chemische Verarbeitung, Zellstoff und Papier, Wasserbewirtschaftung oder Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden.“ Fruchtbare Kooperation Prof. Kopf ist sich sicher, dass der Slogan von PRODIAS „One Goal, One Project, One Team“ („Ein Ziel, ein Projekt, ein Team“) zum Erfolg des Projekts beigetragen hat. „Neben den großartigen Ergebnissen in der Optimierung von Geräten und Methoden war die reibungslose und erfolgreiche Kooperation der neun Partner eine einzigartige Erfahrung, die uns Mut macht.“ Auch der Aufbau des Projekts war, wie er betont, ein Schlüsselfaktor dabei. Durch die Struktur der meisten Arbeitspakete mussten jeweils mindestens zwei Partner zusammenarbeiten, um die Aufgabe erfüllen zu können. Das forderte und förderte intensive Diskussionen sowie eine frühzeitige Identifikation potenzieller Interessenkonflikte. Die PRODIAS-Sonderausgabe von „Chemical & Engineering Technology“ belegt die Tatkraft des Projektteams. Dem Professor zufolge wurden damit „die Ergebnisse einer fruchtbaren Kooperation von Wissenschaft und Industrie hervorgehoben und potenzielle weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten aufgezeigt, die durch PRODIAS angestoßen wurden.“ Die nächsten Schritte Um den gesamten Nutzen der Projektergebnisse abzuschöpfen, müssen laut Prof. Kopf in einem der nächsten Schritte die jeweiligen Geräte und Methoden in verwandte kommende Projekte eingebunden werden. „Viele der in PRODIAS etablierten Partnerschaften werden weitergeführt und tragen in Zukunft dazu bei, die Konkurrenzfähigkeit von Produkten und Verfahren auf Basis erneuerbarer Rohstoffe zu steigern“, so Kopf abschließend.

Schlüsselbegriffe

PRODIAS, Verarbeitung, verarbeitende Industrie, Forschung und Entwicklung, Weiterverarbeitung, Demonstrator, Produkte auf Basis erneuerbarer Rohstoffe, industrielle Biotechnologie, Zentrifuge, Separator, Trennverfahren, weiße Biotechnologie

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