Chemie

Ob Bakterien, Pilze oder Mikroalgen: Mikroorganismen sind allgegenwärtig und von entscheidender Bedeutung für Klima, Umwelt und Gesundheit. Sie sind aber auch die Produktionsorganismen in der industriellen Biotechnologie und damit wichtige Kandidaten auf dem Weg zu einer nachhaltigen Bioökonomie. Durch die gezielte Beeinflussung von Mikroben können bioökonomische Prozesse optimiert, ihre Produktivität gesteigert und der Ressourceneinsatz reduziert werden. Am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V.

Ob groß oder klein, eckig oder rund: Batterien und Akkus sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Doch in den begehrten Energiespeichern stecken Wertstoffe wie Blei, Zink, Quecksilber, Lithium oder Nickel, die teuer importiert werden müssen und deren Abbau Mensch und Umwelt belasten kann. Forschende der Universität Münster wollen deshalb eine Batterie aus nachwachsenden Rohstoffen entwickeln. Das Projekt BIOSTORE wird vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen mit rund 2,7 Mio. Euro gefördert.

Für die Herstellung biobasierter Produkte werden bisher vor allem zucker- und stärkebasierte Rohstoffe verwendet, die als Reststoffe in der Landwirtschaft oder Lebensmittelproduktion anfallen. Die Nutzung dieser pflanzlichen Rohstoffquellen ist jedoch mit hohen Umweltkosten in Bezug auf Landnutzung, Energie- und Ressourcenverbrauch verbunden.

Bakterien und Pilze sind für den Chemiekonzern BASF schon lange wichtige Werkzeuge, um die chemische Industrie nachhaltiger zu machen. Mit ihrer Hilfe können nachwachsende Rohstoffe wie Glukose durch Fermentation in biobasierte und umweltfreundliche Produkte umgewandelt werden. Die neue Fermentationsanlage am BASF-Standort in Ludwigshafen ist für das börsennotierte Unternehmen daher ein weiterer Schritt beim geplanten Umbau der Produktionsprozesse in Richtung Nachhaltigkeit.

Für zahlreiche Arten von Lebewesen wird die Klimakrise zu Umweltbedingungen führen, die sie nicht überleben können. Anders könnte es Mikroalgen ergehen, wie jetzt eine Studie des GEOMAR Helmholtz Zentrums für Ozeanforschung Kiel, der Universität Würzburg und der Universität von East Anglia (UEA) ergeben hat. Demnach können die Einzeller sich mithilfe einer lichtgetriebenen Protonenpumpe an Nährstoffmangel anpassen, wie er in sich erwärmenden Meeren zu erwarten ist.

Erdöl, Erdgas und Kohle müssen innerhalb von maximal zwei Jahrzehnten durch klimaneutrale Alternativen ersetzt werden. Das gilt nicht nur für die energetische Nutzung, die derzeit besonders viel Aufmerksamkeit erhält, sondern auch für die stoffliche Verwendung. Denn die meisten Chemikalien werden heute aus Erdöl oder Erdgas erzeugt. Immer mehr Basischemikalien können jedoch schon jetzt aus biobasierten Rohstoffen und damit nahezu klimaneutral gewonnen werden.

Kohlendioxid aus Industrieprozessen nicht in die Atmosphäre zu entlassen, sondern chemisch aufzuwerten, dieser Ansatz soll einen kleinen Beitrag zur Klimaneutralität der Wirtschaft leisten. Gegenüber möglichen Ewigkeitsspeichern für CO₂ ist das auch ökonomisch interessant, weil keine Entsorgungskosten anfallen, sondern sogar ein Gewinn erzielt werden kann. Dementsprechend intensiv wird an entsprechenden CO₂-Nutzungsverfahren geforscht.

Ob in Lebensmittelverpackungen, Kosmetika, Pflanzenschutzmitteln oder Outdoor-Textilien: Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen – kurz PFAS – sind in vielen Produkten enthalten. Diese industriell hergestellten Chemikalien sind nicht nur besonders widerstandsfähig gegen Öl und Wasser, sondern auch gegen Temperaturen und Chemikalien. So vielfältig die Einsatzmöglichkeiten von PFAS sind, so gefährlich sind diese Substanzen, wenn sie in die Umwelt gelangen, da sie dort nicht auf natürliche Weise abgebaut werden können.

Nur drei Jahre nach der Gründung von traceless materials steht das Hamburger Bioökonomie-Start-up kurz vor der großtechnischen Umsetzung seiner Technologie.