Chemie

Eine nachhaltige Bioökonomie verfolgt das Ziel, Biomasse möglichst vollständig zu verwerten und dabei möglichst viele stoffliche Nutzungen zu realisieren. Meist erfolgt das in mehreren aufeinanderfolgenden Prozessen, Bioraffinerien bündeln diese an einem Ort. Doch es geht auch anders: Die sogenannte Torrefizierung kann eine Vielzahl von Produkten aus Biomasse in nur einem Schritt erzeugen. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) haben einen derartigen Prozess entwickelt.

Nicht nur Bundesligavereine setzen bei ihren Spielflächen meist auf Kunstrasen. Auch kleine Vereine bevorzugen das pflegeleichte und wetterunabhängigere Material und stemmen die nötigen Investitionen. Rund 9.000 Kunstrasenplätze existieren in Deutschland bereits. Doch Kunstrasenflächen basieren bislang auf fossilen Rohstoffen und tragen zudem dazu bei, dass Mikroplastik in die Umwelt gelangt. Die Europäische Chemieagentur ECHA hat errechnet, dass Kunstrasenplätze in Europa für jährlich 16.000 Tonnen Mikroplastikeintrag in die Natur verantwortlich sind.

Ob in Kosmetika, Wasch- oder Reinigungsmitteln: Tenside sind in vielen Produkten zu finden. Die oberflächenaktiven Moleküle sollen heute aber nicht nur wirksamer und zugleich hautverträglicher sein als früher. Sie sollen auch biologisch abbaubar sein und aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden. Diesen Herausforderungen haben sich Forschende im Verbundprojekt LipoPep gestellt.

Anilin ist ein wichtiger Ausgangsstoff zur Herstellung des Kunststoffes Polyurethan, der für zahlreiche Alltagsprodukte wie Matratzen oder Dämmstoffe benötigt wird. Bislang wird die Chemikalie vorwiegend auf Basis von Erdöl hergestellt. Covestro, als einer der führenden Anilinproduzenten der Welt, geht hier neue Wege. Künftig will der Leverkusener Werkstoffhersteller die wichtige Chemikalie aus pflanzlicher Biomasse gewinnen. Die Grundlage dafür wurde in den vergangenen Jahren im Rahmen der Projekte Bio4PUR und Bio4PURPro gelegt.

Vanillin ist der Hauptbestandteil der Vanilleschote und gehört zu den weltweit begehrtesten Aromastoffen. Aufgrund der hohen Nachfrage wird der Aromastoff seit langem chemisch aus Erdöl hergestellt – denn auch die Fermentation aus den Kapselfrüchten der Vanillepflanze ist aufwendig und teuer.

Ob Kiefernnadeln, Bier oder Orangenlimo: Sie alle bekommen ihren jeweiligen Duft von Terpenen. Viele Lebewesen nutzen Terpene als Signalmoleküle, und auch im menschlichen Stoffwechsel spielen sie eine Rolle. Damit endet die Vielfalt dieser Naturstoffklasse jedoch nicht. Die Industrie nutzt Terpene für Lebensmittel und Nahrungsergänzungsmittel, für Parfüms und Medikamente. Doch die Gewinnung von Terpenen ist problematisch.

Noch setzt die chemische Industrie überwiegend auf den fossilen Rohstoff Erdöl. Doch die Branche ist im Wandel. Biobasierte Rohstoffe wie Rest- und Abfallstoffe sind immer öfter Ausgangsstoff bei der Herstellung chemischer Produkte. Aber die Verarbeitung von Biomasse ist nicht immer leicht. Ein Team um den Chemieingenieur Jakob Albert von der Universität Hamburg will dieses Problem angehen. Im Rahmen des Projektes „BioValCat“ wollen die Forschenden einen industriellen Prozess entwickeln, um Inhaltsstoffe für die chemische Industrie aus Biomasse gewinnen zu können.

AMSilk war 2013 das weltweit erste Unternehmen, das nach dem Vorbild der Natur biotechnologisch hergestellte Spinnenseide produzierte. Das 2008 als Spin-off der TU München gegründete Unternehmen nutzt zur Produktion der Spinnenseidenproteine umfunktionierte Bakterien. Bei der mikrobiellen Herstellung und Verarbeitung von biologisch abbaubarem Seidenprotein werden lediglich Zucker aus nachwachsenden Pflanzen, Wasser, Mineralien und Energie benötigt.