Chemie

Bund fördert Bioraffinerie-Forschung

Sie sind die Industrieanlagen der Bioökonomie: Bioraffinerien wandeln Biomasse wie beispielsweise Holz oder Abfälle der Papierindustrie in wertvolle Zwischenprodukte um, die dann als Ausgangssubstanzen für biobasierte Endprodukte genutzt werden. „Bioraffinerien sind Innovationstreiber einer zukünftigen biobasierten Wirtschaft und versprechen hohe Chancen für Wachstum und Beschäftigung“, so Bundesforschungsministerin Johanna Wanka. Bioraffinerien schaffen außerdem Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen wie Erdöl und schonen Umwelt und Klima.

Sneaker

Nachhaltig laufen

Reishülsen ersetzen einen Teil des Kautschuks in der Sohle und reduzieren so den Anteil erdölbasierten Gummis im Schuh. Gegenüber herkömmlichen Produktionen werden 80% der CO2-Emissionen eingespart. Denn nicht nur bei der Laufsohle wird Abfall verarbeitet. Das Remake des Turnschuh-Klassikers „Suede“ wurde komplett als nachhaltiges Produkt entworfen. Bei der Fertigung des Schuhs wird mehrheitlich auf Recycling und innovative Materialien gesetzt.

Raffinierte Chemie aus Holz

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Themendossier: Bioraffinerien: Nachwachsende Rohstoffe effizient nutzen

Seit einhundert Jahren ist in Leuna in Sachsen-Anhalt die Großchemie zuhause. Die wichtigsten Rohstoffe der hier angesiedelten Unternehmen sind Erdöl und Erdgas. In riesigen Raffinerien werden die fossilen Ressourcen destilliert, gereinigt und in ihre Bestandteile zerlegt.

Am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) arbeiten Forscher jedoch daran, pflanzliche Biomasse als nachhaltige Rohstoffquelle für die chemische Industrie zu erschließen: in einer sogenannten Bioraffinerie.

Als vielseitiger Rohstoff für die Gewinnung von Chemikalien dient in Leuna Buchenholz. Es wird in einer Art Schnellkochtopf in seine Grundbestandteile zerlegt. Das sind Lignin, Cellulose und Hemicellulose. Diese drei Hauptkomponenten werden in mehreren Schritten in interessante Fein- oder Spezialchemikalien verwandelt. Wir haben das Bioraffinerie-Forschungszentrum in Leuna besucht.

Ostsee-Algen für Medizin und Kosmetik

Braunalgen aus der Ostsee gelten schon lange als gesundheitsfördernd, denn sie enthalten viele bioaktive Inhaltsstoffe wie die Fucoidane. Genau deren Einsatzmöglichkeiten in Medizin und Kosmetik stehen jetzt im Fokus des grenzüberschreitenden Projekts „FucoSan – Gesundheit aus dem Meer“. Das deutsch-dänische Projekt wird von der Europäischen Union im Rahmen des Interreg-Programms mit einer Gesamtsumme von 2,2 Mio.

Molekulares Lego: Smarter bauen

Unsere Körper, Fensterscheiben oder Plastikflaschen – sie alle bestehen aus verschiedenen Molekülen. Der große Unterschied: während die Moleküle in unseren oder anderen lebenden Zellen in ständigem Austausch mit ihrer Umwelt stehen, befinden sie sich in künstlich produzierten Gegenständen in einem starren Zustand. Dies beeinträchtigt und erschwert allerdings den Abbau dieser Materialen.

Mikrobiellen Abgas-Fressern auf der Spur

Kunstgeschichte oder Biologie? Johannes Gescher konnte sich in der Schule für beides begeistern. Letztlich gab er dennoch dem Biologiestudium den Vorzug. Also zog er von seiner Geburtsstadt Fulda in die Universitätsstadt Freiburg im Breisgau. Hier faszinierte ihn schon früh die Welt der Kleinstlebewesen: „Noch während des Vordiploms wurde mir klar: meine Zukunft liegt in der Mikrobiologie“, sagt Gescher heute.

Wie Enzyme Biowasserstoff herstellen

Forscher arbeiten seit Jahren daran, Wasserstoff als Energieträger der Zukunft zu etablieren, um so eine Alternative zu Kohle oder Erdgas zu schaffen. Ein vielversprechendes Werkzeug zur Herstellung des Energiespeichers sind Enzyme. Die Supertalente der Bioindustrie können chemische Reaktionen entsprechend beeinflussen. „Um Wasserstoff in industriellem Maßstab mithilfe von Enzymen zu erzeugen, müssen wir deren Funktionsweise genau verstehen“, betont Thomas Happe von der Ruhr-Universität Bochum.

Enzym Nitrogenase in 3D durchleuchtet

Die Vanadium-Nitrogenase ist ein Enzym, das zwei wichtige Prozesse katalysiert. Sie fixiert Stickstoff (N2) aus der Luft und verstoffwechselt Kohlenmonoxid (CO). Das Enzym erzeugt so bioverfügbaren Stickstoff und kurzkettige Kohlenwasserstoffe. Beide Vorgänge werden heute in großem Maßstab mittels chemischer Katalyse durchgeführt, um Ammoniak und Kraftstoffe für die Industrie herzustellen. Ammoniak wird auch für synthetischen Stickstoffdünger benötigt, der für rund die Hälfte der Weltbevölkerung die Nahrungsmittelproduktion sichert.

Dübel

Rizinus für festen Halt

Normalerweise werden Dübel aus besonders belastbaren und beständigen Kunststoffen wie Nylon hergestellt. Das in Baden-Württemberg angesiedelte Unternehmen Fischer setzt stattdessen auf ein Polymer, das zum Teil aus Rizinusöl besteht. Das Öl wird aus den Samen des Wunderbaums gewonnen und steht damit nicht in Konkurrenz zu Nahrungs- und Futtermitteln bzw. den entsprechenden Anbauflächen.

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