Reststoffe aus der Backwarenindustrie fallen jedes Jahr in erheblichen Mengen an, deutschlandweit reden wir von rund 500.000 Tonnen, EU-weit fallen ca. 3 Millionen Tonnen an. Zum einen handelt es sich hierbei um Produktionsausschuss, wie etwa Teig aus der Tiefkühlpizza-Produktion, aber auch um Rückläufer, also nicht abverkaufte Ware aus den Bäckerei-Filialen. Derzeit werden diese Reste vorwiegend energetisch (Biogasproduktion) oder in der Futtermittelproduktion verwertet. Aufgrund des hohen Stärkegehaltes eignen sich Backwaren aber auch hervorragend als Rohstoff für die fermentative Produktion von biobasierten Grundstoffen für die chemische Industrie.
 

Diese Reststoffe bestehen zu rund 50 % aus Stärke, weiterhin enthalten sie hohe Anteile an Protein und Fetten. Für die biotechnologische Produktion von Grundchemikalien nutzen wir zunächst den Stärkeanteil. Die Stärke lässt sich leicht in Gluose aufspalten und dieser Zucker kann für die fermentative Produktion verschiedener Basischemikalien wie Alkohole, Lösungsmittel und organische Säuren genutzt werden. Die Protein- und Fettanteile können darüber hinaus sehr gut bioenergetisch genutzt werden. Die hieraus resultierende thermische und elektrische Energie kann wiederum für sogenannte Downstream-Verfahren eingesetzt werden, konkret für die Aufkonzentrierung und Aufreinigung der oben genannten chemischen Zielprodukte. Damit bietet der Rohstoff eine sehr gute Basis für eine gekoppelte stoffliche und energetische Nutzung und damit eine verbesserte Wertschöpfung.

Im Rahmen eines anwendungsnahen Forschungsprojektes konnten wir die gekoppelte stoffliche und energetische Nutzung von Teigresten am Beispiel einer Alkohol- und Lösungsproduktion demonstrieren. Hierbei wurde der Stärkeanteil der Teigreste zu Aceton, Butanol und Ethanol fermentiert – chemische Grundstoffe, die vielfältige Anwendungen in der Industrie und als Biotreibstoffe finden. Im Anschluss wurden die Fermentationsreste, einschließlich der verbliebenen Fett- und Proteinanteile, zu Biogas umgesetzt.

Die Nutzung von Stroh für Fermentationsverfahren wird aktuell in einem breit angelegten regionalen Verbundvorhaben weiterverfolgt. Das PFI, die Hochschule Kaiserlautern, die Zukunftsregion Westpfalz sowie mehr als 30 regionale Industriepartner und weitere Forschungsinstitute haben sich hier erfolgreich im Rahmen der BMBF-Initiative WIR! (Wandel durch Innovation in der Region) beworben. Auf dieser Grundlage wird das von den Verbundpartnern eingereichte Strategiekonzept Waste2Value in den kommenden sechs Jahren vom BMBF mit bis zu 16 Mio. Euro gefördert. Das übergreifende Ziel von Waste2Value ist die Produktion von biobasierten Kunst- und Klebstoffen auf Basis von Rest- und Abfallstoffen aus Industrie und Landwirtschaft. Hierfür soll das Verfahren zur reststoffbasierten Gewinnung von Plattformchemikalien wie Bernsteinsäure in die industrielle Anwendung gebracht werden.

Im Bioökonomie-Cluster der Zuse-Gemeinschaft haben sich rund 20 Forschungsinstitute zusammengefunden, die in ganz unterschiedlichen Industriebranchen aktiv sind und ein sehr breites Spektrum wissenschaftlicher und technischer Kompetenzen einbringen. Damit eröffnen sich für das PFI vielfältige neue Kooperationsmöglichkeiten. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf komplexe verfahrenstechnische Entwicklungen und branchenübergreifende Lösungen. Um beispielsweise verstärkt biobasierte Kunst- und Verbundwerkstoffe in der industriellen Anwendung zu etablieren, müssen umfangreiche Expertisen aus verschiedenen Bereichen wie der Bioverfahrenstechnik, der Kunststofftechnik und der Materialwissenschaften einfließen. Hierfür bietet der Bioökonomie-Cluster eine hervorragende Plattform.

Interview: Beatrix Boldt