Berliner Forscher haben eine Technologie entwickelt, mit der sie einen biologisch abbaubaren Kunststoff aus Abfallstoffen herstellen. Bis Sommer 2022 wollen sie eine Prozesskette schaffen, um ihn in großen Mengen herzustellen und damit für die Industrie nutzbar zu machen.
Dezember 2019 – Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken und umgeben uns in allen Lebensbereichen. Neben Kunststoffverpackungen und Konsumgütern sind Kunststoffe auch in industriellen Anwendungen wie dem Automobilbau oder der Medizintechnik unerlässlich. Diese Kunststoffe aus fossilen Rohstoffquellen können derzeit nicht ersetzt, aber auch nur in begrenztem Umfang wiederverwendet und recycelt werden. Sie werden zudem nur sehr langsam durch Umwelteinflüsse abgebaut, und verschmutzen die Umwelt nachhaltig. Die globale Nutzung von Kunststoffen macht somit auch globale Verwertungsstrategien notwendig. Schon heute schränken Gesetze die Verwendung von Plastik ein – und weitere Einschränkungen sind zu erwarten. Durch bereits bestehende und zukünftig zu erwartende gesetzliche Reglungen ist die Entwicklung technischer und industriell nutzbarer Lösungen somit unerlässlich.
Produktion ohne hochwertige Öle
Mit der Nationalen Politikstrategie Bioökonomie des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aus dem Jahr 2014 und der Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 des Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) aus dem Jahr 2010 hat die Bundesregierung die Vision einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaft formuliert. Im Rahmen der ebenfalls vom BMBF initiierten Forschungsinitiative „Bioökonomie International“ hat das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin in enger Kooperation mit dem Fachgebiet für Bioprozesstechnik der TU Berlin, regionalen Industriepartnern und internationalen Forschungspartnern aus Malaysia, Kolumbien und der USA ein Verfahren entwickelt, bei dem nicht mehr hochwertige Wertstoffe wie Mineral-, Palm- oder Rapsöl zur Produktion von Kunststoffen benötigt werden, deren Verarbeitung zudem auf vielfältige Weisen umweltschädigend ist. Der Kunststoff Polyhydroxybuttersäure (PHB) wird in dem neuen Verfahren vielmehr aus industriellen Reststoffen wie beispielsweise Abfallfetten mit hohem mineralischem Reststoffanteil hergestellt. In speziellen Fermentationsprozessen können Mikroorganismen diese Reststoffe verstoffwechseln und lagern das PHB als Energiespeicher in der Zelle ein. Nach dem Herauslösen des Kunststoffs aus der Zelle ist dieser allerdings noch nicht industriell verwertbar, weil er viel zu langsam erstarrt. Durch spezielle Nachbearbeitungsschritte wird das Rohmaterial mit chemischen Zusatzstoffen gemischt und weist dann mit Polypropylen (PP) vergleichbare Eigenschaften auf. Im Gegensatz zu PP ist er allerdings in einem Zeitraum von 6- 12 Monaten vollständig abbaubar.
Massenproduktion für die Industrie
Nach der Compoundierung ist das mikrobiologisch produzierte Polymer für vielfältige Anwendungen nutzbar. Sofern es in ausreichender Menge produziert werden kann. In einer ersten Projektphase gelang eine Produktion von bis zu 100 g pro Tag.
In dem am 01. Juli 2019 gestarteten Projekt PHABio-up – Polyhydroxyalkanoate Biopolymers from Waste Animal Fats: Scale-up for Enabling Industrial Production arbeiten die Forscher daran, große Produktionsanlagen aufzubauen, in denen der Kunststoff in einem industriell nutzbaren Maßstab produziert werden kann.
Bis zum Abschluss des Projekts im Juni 2022 soll die neue Technologie in einer Pilotanlage in Produktion gehen, eine Ausgründung ist geplant.
Mehr Informationen
PHABio-up – Polyhydroxyalkanoate Biopolymers from Waste Animal Fats: Scale-up for Enabling Industrial Production
www.bioprocess.tu-berlin.de/menue/research/projects/phabio_up/
Förderer
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Kapelle-Ufer 1
10117 Berlin
Ansprechpartner
Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK)
Prof. Eckart Uhlmann
Tel.: +49 30 39006-100
E-Mail: eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de
Christoph Hein
Tel.: +49 30 39006-405
E-Mail: christoph.hein@ipk.fraunhofer.de