Aufbereitung von nachwachsenden Rohstoffen und Abfallstoffen

NaWaRos und organische Reststoffe – wertvolle Rohstoffe für die biotechnologische Konversion

Nachwachsende Rohstoffe wie auch Reststoffe stellen eine lokale, nachhaltige Quelle zur Gewinnung hochwertiger Produkte dar. Reststoffe fallen in der Agrarwirtschaft und auch in industriellen Prozessen an. Üblicherweise ist die gewünschte Komponente hier in einer komplexen Matrix anderer Naturstoffe eingebettet und muss aus dieser herausgelöst werden.

Ganzheitliche Nutzung aller Komponenten dank breiten Methodenspektrums

Unsere Arbeitsgruppe verfolgt das Ziel einer ganzheitlichen Nutzung aller Komponenten. Extraktion, Isolierung oder Vorbehandlung erfolgen so, dass eine Gewinnung oder Verwendung aller Stoffe bei gleichzeitiger Minimierung der Nebenproduktströme gewährleistet ist. Dies beginnt mit einer umfassenden Analyse der verschiedenen Inhaltsstoffe. Anhand der Zusammensetzung und Verknüpfung des gewünschten Stoffes im Substrat wird darüber entschieden, welches Werkzeug aus unserem Repertoire zur Aufbereitung zum Einsatz kommt. Die Spannweite unseres Portfolios beinhaltet die Anwendung chemisch-physikalischer Methoden zur Fraktionierung von z. B. lignocellulose- und chitinhaltigen Substraten bis hin zur enzymatischen Spaltung organisch gebundenen Phosphats.

Nachwachsende Rohstoffe finden in der Industriellen Biotechnologie in aufbereiteter Form ihre Anwendung als Substrat für die Herstellung von Enzymen, Plattformchemikalien, Feinchemikalien, oder allgemein Wertstoffen. Gleiches gilt für Reststoffe oder Abfallströme, die – lange Zeit eher als Ballast wahrgenommen – bei geeigneter Aufbereitung zu wertvollen Stoffen umgesetzt werden können.

Beispielhaft sei hier Polyhydroxyalkanoat genannt, welches aus verschiedensten Reststoffen wie Melasse oder auch Abfallfetten- und ölen mikrobiell hergestellt werden kann.

Chitin und Chitosan werden sogar hauptsächlich aus Abfallströmen der Fischerei, der Insektenproteinproduktion oder der Speisepilzherstellung gewonnen.

Altholz oder Stroh schließen wir mit physikalisch-chemischen Methoden auf, um daraus mithilfe von Mikroorganismen Zucker, wie Glukose oder Xylose, zu gewinnen. Im Projekt H2Wood – BlackForest untersuchen wir die Umwandlung der Holzzucker mihilfe von Bakterien in Wasserstoff und verknüpfen diesen Prozess mit einem Verfahren, das wasserstoffproduzierenden Mikroalgen nutzt.

Die aus lignocellulosehaltigen Reststoffen (Stroh und Holz) gewonnenen Zucker können ebenso in unseren fermentativen Reaktionen eingesetzt werden, um Biotenside, Äpfelsäure oder Polyhydroxyalkanoate (PHA) herzustellen.

Interessenten und Kunden bieten wir

• die Analyse der chemischen Zusammensetzung ihrer Rest-, Abfall- und nachwachsenden Rohstoffe und
• die nachfolgende Wertschöpfung dieser Substrate.

Um die Effizienz der angewendeten Methoden zu steigern, setzen wir auf rechnergestütze Optimierungsstrategien mit starker ökonomischer Relevanz.