Chemie

Ob Pkw, Bus oder Lkw,  das Gros der Fahrzeuge auf Deutschlands Straßen fährt mit Benzin oder Diesel. Doch die fossilen Treibstoffe sind für einen Großteil der klimaschädlichen Emissionen verantwortlich. Der Anteil des Verkehrs an den Gesamtemissionen ist nach Angaben des Umweltbundesamtes seit 1990 von etwa 13 % auf 19,4 % im Jahr 2021 gestiegen. Vor allem in städtischen Ballungsgebieten sind die verkehrsbedingten Emissionen von Kohlendioxid (CO₂), Stickoxid und Feinstaub sehr hoch, da noch immer wenige Fahrzeuge elektrisch fahren.

Nylonstrümpfe sind wohl das bekannteste Beispiel für die Verwendung von Nylonfasern im Alltag. Aber auch Regenschirme, Kochlöffel, Hemden und Autoreifen enthalten oftmals das Polymer. Bisher wird die begehrte Kunstfaser jedoch aus fossilen Rohstoffen hergestellt, deren Produktion wegen der Freisetzung von Lachgas umweltschädlich ist und viel Energie verbraucht. Ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Universität Leipzig hat nun ein Verfahren zur Herstellung von biobasiertem Nylon entwickelt.

Mehr als die Hälfte der in der Textilindustrie verwendeten Materialien besteht aus fossilen Rohstoffen. Besonders beliebt sind Polyester- und Polyurethanfasern, die zwar billig, aber energieintensiv und umweltbelastend hergestellt werden. Mit der Produktion von biobasierten Chemikalien im industriellen Maßstab soll nun die Wende der Textilindustrie in Richtung Nachhaltigkeit vorangetrieben werden. Dazu haben das finnische Spezialchemieunternehmen UPM Biochemicals und der deutsche Outdoor-Spezialist VAUDE eine Partnerschaft vereinbart.

Kohlendioxid (CO₂) hat als Treibhausgas einen schlechten Ruf. Um die Klimaziele zu erreichen, reicht es nach Ansicht von Experten bei weitem nicht aus, den Ausstoß des Klimagases zu reduzieren. Ein Teil muss dauerhaft gebunden werden. Ein großes Potenzial liegt daher in der stofflichen Nutzung von CO₂ als Rohstoff, denn der darin enthaltene Kohlenstoff ist ein wichtiger Grundstoff für die Industrie. Nachhaltige und innovative Wege der CO₂-Nutzung könnten also das Klima entlasten und gleichzeitig der Industrie nutzen.

Prothesen oder Kinderspielzeug, Autoteile oder Sportartikel: Die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks scheinen grenzenlos und zeigen, wie populär diese Technologie geworden ist. Die Bandbreite der dabei verwendeten Kunststoffe wird immer größer und damit auch das Potenzial, biobasierte Produkte daraus herzustellen. Um hochkomplexe dreidimensionale Objekte drucken zu können, werden jedoch häufig sogenannte Stützstrukturen benötigt.

Biotechnologische Verfahren können eine Schlüsselrolle in der Verwertung lokaler Abfall- und Reststoffströme spielen und damit helfen, die industrielle Produktion in Richtung Kreislaufwirtschaft umzustellen. Trotz enormer wissenschaftlicher und technologischer Fortschritte in den vergangenen Jahren stellt die Skalierung dieser neuen biotechnologischen Verfahren und ihre Integration in bestehende oder neue Produktionsprozesse jedoch häufig eine Herausforderung dar. Vor allem die hohen Prozesskosten setzen solchen Innovationen noch Grenzen.

Teigwaren wie Brot gehören für viele Menschen wie selbstverständlich bei Mahlzeiten dazu. Bei 250 Millionen Menschen weltweit verursacht solche Kost jedoch gravierende Gesundheitsprobleme. Der Grund: sie leiden unter Zöliakie – einer Unverträglichkeit des in vielen Getreidearten vorkommenden Klebereiweißes Gluten. Zwar gibt es bereits glutenfreie Produkte auf dem Markt. Doch den Backwaren fehlt es dabei vor allem an Fluffigkeit.

Vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und knapper werdender Ressourcen infolge des Klimawandels gewinnen alternative Proteinquellen zunehmend an Bedeutung. Die Bandbreite ist groß: Leguminosen, Algen, Pilze und Insekten sowie Proteine, die durch zellbasierte oder fermentative Verfahren gewonnen werden, eignen sich als Rohstoffquelle für eine gesunde, umweltbewusste und nachhaltige Ernährung. Der Weg zur Herstellung von Milch- und Fleischersatzprodukten auf Basis alternativer Proteine ist für Unternehmen jedoch oft mit Hürden verbunden.

Biokunststoffe, die biologisch abbaubar sind, gelten als besonders nachhaltig. Wichtige Akteure auf dem Weg zu biologisch abbaubaren Kunststoffen sind daher Bakterien, die Abfallstoffe verstoffwechseln und Biopolymere wie Polyhydroxybuttersäure (PHB) oder Polyhydroxyalkanoat (PHA) herstellen können. Bioverfahrenstechniker der TU Berlin haben jetzt einen wichtigen Meilenstein in der bakteriellen Produktion des Biokunststoffs PHA erreicht.