Chemie

Lebensmittelverpackungen, Kosmetikprodukte, Reinigungsmittel oder landwirtschaftlicher Dünger enthalten Mikroplastik, das in die Umwelt gelangt und dort Ökosysteme, aber auch die Gesundheit von Mensch und Tier gefährdet. Das 2019 gegründete Start-up Bioweg hat eine Alternative parat: Das in Quackenbrück ansässige Unternehmen um Gründer und Geschäftsführer Prateek Mahalwar entwickelt Mikroperlen auf Cellulosebasis, die fossilbasierte Substanzen und andere synthetische Polymere in zahlreichen Produkten wie Kosmetika und Reinigungsmittel ersetzen können.

Ohne Mikroorganismen gäbe es weder Brot, Käse noch Bier und Wein. Die Stoffwechselleistungen von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen sind vor allem mit Blick auf eine nachhaltige Wirtschaftsweise von besonderer Bedeutung. Mit ihrer Hilfe können nachwachsende Rohstoffe in neue Substanzen und maßgeschneiderte Produkte für die Bioökonomie verwandelt werden. Die industrielle Biotechnologie nutzt Mikroorganismen daher seit Jahrzehnten als Produktionsfabriken, um Chemikalien, Medikamente, Impfstoffe oder Treibstoffe herzustellen.

Baumstämme bestehen bis zu 20% aus Rinde. Dieser kostbare Reststoff wird bisher nur zum Teil weitergenutzt. Forschende vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) haben mithilfe eines neuen Verfahrens die Nutzung von heimischen Baumrinden nun um ein Vielfaches erweitert. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie konnte das Team beweisen, dass Baumrinden in ihrem nahezu natürlichen Zustand erhalten und ohne Klebstoffe zu Platten verarbeitet werden können.

Die Verschmutzung von Böden und Gewässern ist ein globales Problem mit nachhaltigen Folgen für die Ökosysteme. Dabei handelt es sich unter anderem um langlebige und schwer abbaubare organische Substanzen wie Erdöl, die etwa in Mikroplastik, Pestiziden oder anderen synthetischen Chemikalien enthalten sind. Im Werkzeugkasten der Natur gibt es jedoch Mikroorganismen, die sich auf die Verwertung solcher Substanzen spezialisiert haben.

Die Corona-Pandemie hatte die Umsätze der deutschen Biotech-Branche zwei Jahre in Folge sprunghaft ansteigen lassen. Genauso groß war die Bereitschaft der Unternehmen, in Forschung und Entwicklung (F&E) zu investieren und neue Arbeitsplätze zu schaffen. Vor allem Impfstoffentwickler wie BioNTech und CureVac hatten das Rekordwachstum bestimmt. Nun scheint der Höhenflug der Branche vorbei zu sein. Die jährliche Umfrage des Branchenverbandes BIO Deutschland ergab ein eher pessimistisches Bild.
 

Hochdichte Polyethylene (HDPE) sind beliebte Werkstoffe für Kunststoffbehälter, -platten und -folien, weil sie besonders robuste und langlebige Thermoplaste bilden. Ursächlich für diese Eigenschaften ist die Art und Weise, wie sich die Molekülketten des Kunststoffs verbinden: Der Großteil ordnet sich in kristallinen Strukturen an. Allerdings hat die chemische Struktur von hochdichtem Polyethylen einen Nachteil: Es ist ein nahezu reiner Kohlenwasserstoff ohne funktionelle Gruppen – eine Art reaktive Seitenelemente der Hauptkette.

Der biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoff PLA – Polylactid oder Polymilchsäure – könnte in Zukunft noch breiter eingesetzt werden: Boris Marx vom Faserinstitut Bremen e.V. hat einen Prozess entwickelt, der dem Material mehr Festigkeit verleiht. Damit schaffte der Forscher es ins Finale des Otto-von-Guericke-Preises 2022, den das Forschungs- und Transfernetzwerk Mittelstand AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e.V.

Wasserstoff ist für viele der Energieträger der Zukunft, denn er ist ein sauberer und vielseitig einsetzbarer Brennstoff, der keine direkten Treibhausgasemissionen erzeugt. Doch auch Wasserstoff ist nur dann nachhaltig, wenn er mit Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird. Hier setzt das Projekt „Strukturbasiertes Metabolic Engineering der H₂-Produktion durch Algen (H2M)“ an.