Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen Teil III

Projektlaufzeit: 03/2025- 12/2025

Bearbeitung durch: rewa

Bearbeitung: Cora Laumeyer, M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz

Förderung: Willy-Hager-Stiftung, Stuttgart

Konventionelle Kunststoffe werden heute überwiegend aus Rohölen hergestellt, deren Verfügbarkeit begrenzt und deren Förderung nicht nachhaltig ist. In Europa und Deutschland führt das Fehlen nennenswerter eigener Ressourcen außerdem zu erheblichen politischen Abhängigkeiten. Neben der Endlichkeit, der Klimaschädlichkeit und der umweltverschmutzenden Förderung des Rohstoffs Erdöl stellt die hohe Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber natürlichen Zersetzungsprozessen (chemisch/physikalischer oder biologischer Abbau) ein erhebliches Umweltproblem dar und sorgt für eine zunehmende Anreicherung von weggeworfenem Kunststoffmaterialien in der Umwelt. Zur Minderung dieser Probleme ist die Entwicklung neuer, umwelt- und ressourcenschonender Herstellungsverfahren erforderlich, die Erdöl durch nachhaltig gewonnene Rohstoffe substituieren. Die Herstellung eines biologisch abbaubaren Polymers (PHA) mittels Bakterienmischkulturen und Abwasserströmen als nachhaltige und günstige Rohstoffquelle könnte dieses Problem lösen und zu einer Produktion eines höheren Anteils an umweltfreundlichem Plastik beitragen. Trotz erfolgreicher Forschung verschiedener Forschungsgruppen mit dem Ziel der Ermöglichung der großtechnischen Umsetzung dieses Verfahrens, gibt es noch einige Hindernisse, die vor einer industriellen Produktion überwunden werden müssen. 

Eines dieser Probleme stellt die Gesamtausbeute des Prozesses dar, die nicht nur durch den PHA-Gehalt der Bakterienzellen, sondern auch maßgeblich durch den Feststoffgehalt des Systems beeinflusst wird. Dieser Faktor findet in wissenschaftlichen Publikationen oftmals keine Erwähnung, ist jedoch nach eigenen Beobachtungen eine wichtige Stellschraube innerhalb des Gesamtsystems. Das Projekt knüpft damit an die vorangegangenen Projekte „Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen - Einflussfaktoren auf Teilprozesse und Entwicklung von Mess-Steuer- und Regelungsstrategien zur Schließung der Verfahrenskette“ (Laufzeit bis 03/2022) und Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen - Teil II - Anpassung von Prozessbedingungen und Adaption der Biozönose zur Beeinflussung der Biopolymerzusammensetzung" (Laufzeit bis 06/2024) an.

Außerdem sollen Ansätze für eine kontinuierliche Produktion entwickelt werden und innerhalb der Projektlaufzeit auch im Pilotmaßstab durchgeführt werden. Eine Analyse der so hergestellten Biopolymere ermöglicht ein tiefergehendes Verständnis der Einflüsse der verschiedenen Prozessstufen auf die Biopolymereigenschaften und trägt zu einer Weiterentwicklung der Verfahrenskette zur Biopolymerproduktion aus industriellen Abwasserströmen bei.