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

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