Ein integrierter Ansatz zur Biopolymerproduktion aus Abwasser

Der Einsatz biologisch abbaubarer biobasierter Kunststoffe kann durch die Nutzung von Produktionsabwässern aus der Lebensmittel- und Getränkeindustrie unterstützt werden. Über Untersuchungen
zur integrierten Herstellung von biologisch abbaubaren biobasierten Kunststoffen aus verschiedenen Industrieabwässern bestehender Kläranlagen mittels bakteriellen Mischkulturen wird berichtet. Ihre potenzielle Anwendung als Ersatz für petrochemische Kunststoffe wird diskutiert.

Kunststoffe sind heute ein unverzichtbarer Teil unseres täglichen Lebens. Trotz zahlreicher nationaler und internationaler Initiativen gibt es für sie aber keine integrierten Produktzyklen, die Herstellung, Nutzung und Recycling umfassen. Die meisten heute genutzten Kunststoffe sind petrochemischen Ursprungs und verbrauchen nicht-regenerative Rohstoffe, produzieren Treibhausgase und belasten bei mangelndem Recycling und unsachgemäßer Entsorgung unsere Umwelt über Jahrzehnte.

Biobasierte Kunststoffe, die unter marinen Bedingungen abbaubar sind, werden nicht alle diese Probleme lösen, können aber die mittlere Verweilzeit unsachgemäß entsorgter Kunststoffe in der Umwelt deutlich verkürzen. Die Weltproduktion von Kunststoffen erreichte im Jahr 2018 nach einem exponentiellen Wachstum während der letzten Jahrzehnte einen Wert von 359 Mio. t [1]. 2,61 Mio. t davon entfielen auf Biokunststoffe, von denen 38,5 % biologisch abbaubar waren und 3,7 % aus Polyhydroxyalkanoaten (PHA) bestanden. Bis 2023 wird ein Anstieg der Biokunststoffproduktion auf jährlich 4,35 Mio. t erwartet, von denen 3,8 % auf PHAs entfallen, was einem absoluten Anstieg um 71 % entspricht [2]. Hauptproduzent von PHA ist derzeit China mit jährlich 50.000 t der Marke ENMAT, die aus Saccharose hergestellt werden. In Deutschland werden jährlich etwa 10.000 t PHA unter der Marke Biomer hergestellt, ebenfalls aus Saccharose.

PHA sind Polymere aus Hydroxyfettsäuren, die von vielen Bakterien zur zellinternen Kohlenstoffspeicherung gebildet werden, wenn Phosphor- oder Stickstoffmangel die normale Kohlenstoffaufnahme verhindern. Da der bisherige Einsatz von kostenintensiven Kohlenstoffquellen und bakteriellen Reinkulturen die Produktion stark verteuert, stellt die alternative Nutzung von Industrieabwässern mit hohem Kohlenstoffgehalt als Substrat einen interessanten Ansatz dar, wobei die Reinkulturen durch bakterielle Mischkulturen („microbial mixed cultures", MMC) mit erhöhtem Anteil an PHA-Bildnern ersetzt werden.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasser und Abfall 06 (Juni 2020)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Pravesch Tamang
Aniruddha Bhalerao
Dr. Carmen Arndt
Professor Dr.-Ing. Karl-Heinz Rosenwinkel
Prof. Dr. Regina Nogueira

Artikel weiterleiten In den Warenkorb legen Artikel kommentieren


Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

Abbauverhalten und Entsorgungsoptionen biologisch abbaubarer Kunststoffe
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (6/2020)
Der Einsatz sowie die Entsorgung biologisch abbaubarer Kunststoffe (BAK) werden in Deutschland kontrovers diskutiert. Die Ergebnisse eines Gutachtens zum praktizierten Umgang mit den Kunststoffen werden vorgestellt.

Elektrohydraulische Zerkleinerung: Innovative Methode zum Recycling galvanisierter Kunststoffe
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2016)
Das hochwertige Recycling von galvanisierten Thermoplasten setzt eine möglichst vollständige Entfernung der Metallschichten voraus, um das Grundmaterial wieder für den Spritzguss aufbereiten zu können. Als innovative Methode wurde hierfür die elektrohydraulische Zerkleinerung (EHZ) eingesetzt, die auf einem rein mechanisch-physikalischem Prinzip beruht. Als Versuchsmaterial wurden Stücke von galvanisch verchromten Zierleisten aus dem Automobilbereich verwendet. In dem durchgeführten Versuch wurde neben dem Ablöseverhalten der Metallschichten auch der Energieverbrauch betrachtet. Als wesentliches Qualitätsmerkmal wurden schließlich die Restmetallgehalte des entschichteten Materials quantitativ analysiert. Es zeigte sich, dass ein sehr gutes Ergebnis bereits nach einer Behandlungsdauer von wenigen Minuten erreicht wird. Am Ende des Versuchs betrug der Restmetallgehalt deutlich unter 1.000 mg/kg bei einem spezifischen Energieverbrauch von ca. 2,5 kWh/kg. Somit eignet sich das entschichtete Material für eine Regranulierung und den Wiedereinsatz im Spritzguss.

Quo vadis Kunststoffrecycling – Bestandsaufnahme der polyolefinen Kunststoffe in der österreichischen Abfallwirtschaft
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2016)
Polyolefine zählen zu den thermoplastischen Kunststoffen und besitzen die Eigenschaft nach Erwärmung umgeformt bzw. neu geformt werden zu können. Die daraus resultierende Wiederverwertbarkeit ist von großer Bedeutung für das Recycling. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, das Aufkommen und den Verbleib dieser Polyolefine, im Speziellen Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), in der österreichischen Abfallwirtschaft darzustellen um das noch ungenutzte Potential für bestehende und neue Recyclingtechniken aufzuzeigen. Aus heutiger Sicht ist die österreichische Kunststoffrecyclinglösung noch ausbaufähig. Die Bestandsaufnahme wurde lt. Abfallkatalog nach ÖNORM S2100 durchgeführt. Eine Beprobung ausgewählter Abfallströme und eine Folge von physikalischen Analysen (Dichtesortierung und Infrarotspektroskopie) konnte ein theoretisches Jahrespotential von 310.000 Tonnen aufzeigen.

Weiterentwicklung eines nassmechanischen Aufbereitungsverfahrens für Altkunststofffraktionen
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2016)
Der folgende Beitrag beschreibt die aufbereitungstechnischen Untersuchungen, welche im Zuge des Research Studio Austria (RSA) Plastic Reborn zwischen Juni 2014 und Juni 2016 durchgeführt wurden. Anfangs wird dabei auf die technischen wie auch wirtschaftlichen Aspekte eingegangen, die zur Initiierung des Projektes führten. Vor dem Hintergrund dieser Betrachtungen wird das zu erforschende nassmechanische Aufbereitungsverfahren beschrieben. Dabei wird einerseits der Aufbau der Technikumsanlage, aber auch die Funktionsweise des Herzstückes der Anlage - des Zentrifugalkraftscheiders - erläutert. Es wird ein Überblick über durchgeführte Versuchsreihen gegeben. Einerseits handelt es sich dabei um statistische Parameterstudien zu Optimierungszwecken, andererseits um eine vergleichende Betrachtung der erzielten Trennleistungen der Technikumsanlage zu Laborergebnissen für verschiedeneindustrielle Reststoffe. Abschließend folgen eine Zusammenfassung über die erbrachten Arbeiten und ein Ausblick für weitere Forschungstätigkeiten.

bifa-Text Nr. 67: Umweltrisiken der Nanotechnologie: Sicherung der Kreislaufwirtschaft mit biologischen Testverfahren
© bifa Umweltinstitut GmbH (3/2016)
Es wurde vom bifa Umweltinstitut die Wirkung ausgewählter Nanomaterialien auf aerobe und anaerobe Abbauvorgänge in verschiedenen biologischen Testverfahren untersucht.

Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?