Die Bioökonomie lebt von der Idee, biologische Reststoffe als wertvolle Ressourcen zu begreifen. Ein Forschungsteam am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) zeigt, wie sich dieses Prinzip praktisch umsetzen lässt: Mit einer neu entwickelten Bioraffinerie werden chitinhaltige Abfälle aus unterschiedlichen Industrien in hochwertiges Chitosan umgewandelt, ein vielseitiges Biopolymer mit großem Anwendungsspektrum.

Chitin ist nach Cellulose das zweithäufigste Biopolymer der Erde und fällt in erheblichen Mengen an, etwa in Krabbenschalen, Insektenhäuten oder Pilzmyzel. Während bislang vor allem Krustentierreste genutzt wurden, erschließt das Team nun auch bislang wenig genutzte Quellen wie Insektenexoskelette und Rückstände aus der Pilzfermentation. Diese werden in einer mehrstufigen Prozesskette aufbereitet und in wertvolle Rohstoffe überführt.

Maßgeschneiderte Prozesse für komplexe Rohstoffe

Eine zentrale Herausforderung liegt in der unterschiedlichen Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien. Während Krabbenschalen mineralische Bestandteile enthalten, ist Chitin im Pilzmyzel chemisch anders gebunden. Die Forschenden haben deshalb flexible Verfahren entwickelt, die sich an die jeweilige Biomasse anpassen lassen.

Zum Einsatz kommen vor allem schonende Methoden: wässrige Lösungen und enzymatische Prozesse, die gezielt unerwünschte Bestandteile entfernen. Parallel wurden Analyseverfahren verbessert, um den Aufbereitungsgrad exakt zu überwachen. Das Ziel: möglichst reines Chitin als Grundlage für die Weiterverarbeitung, effizient und skalierbar.

Auch wirtschaftliche Aspekte spielen früh eine Rolle. Durch die Reduktion von Chemikalien und geschlossene Stoffkreisläufe lassen sich Kosten senken und Umweltbelastungen minimieren, ein entscheidender Schritt in Richtung industrieller Anwendung.

Biobasierte Alternative für Verpackung und mehr

Aus dem gewonnenen Chitin entsteht durch chemische Umwandlung Chitosan. Das Polymer wirkt antibakteriell, ist biologisch abbaubar und kann zu transparenten, elastischen Folien verarbeitet werden. Diese eignen sich etwa als nachhaltige Einwegverpackungen und könnten erdölbasierte Kunststoffe ersetzen.

Darüber hinaus eröffnet Chitosan zahlreiche weitere Einsatzfelder: in der Medizin als Bestandteil von Wundauflagen, in der Kosmetik als Feuchtigkeitsspender oder in der Wasseraufbereitung als biobasiertes Flockungsmittel. Selbst in der Textilforschung findet das Material Anwendung, etwa als Ausgangsstoff für innovative Fasern, wie im Projekt „CHITIN [C8H13NO5] _shelter“.

Die neue Bioraffinerie zeigt damit exemplarisch, wie sich Reststoffe in hochwertige Produkte überführen lassen. Neben ökologischen Vorteilen bietet das Konzept auch strategische Chancen: Regionale Rohstoffe können genutzt und Abhängigkeiten von fossilen Importen reduziert werden. 

hb