Chemie

Die Welt der fossilen Kunststoffe wird langsam kleiner. Immer neue alternative Plastikprodukte basierend auf nachwachsenden Rohstoffen oder Reststoffen erobern den Markt. Auch wenn nicht alle neuen Biokunststoffe auch biologisch abbaubar sind – die Produktion der umweltfreundlichen Materialen wird weiter zulegen.

In der Luftfahrt, Schifffahrt und wohl auch auf der Straße: Herkömmliche Verbrennungsmotoren werden noch eine Weile eine Rolle im Transportwesen spielen. Um dennoch die Klimaschutzziele zu erreichen, dürfen die Kraftstoffe für diese Motoren nicht auf fossilen Rohstoffen basieren. Gleichzeitig sollen Biokraftstoffe nicht in Konkurrenz zu Nahrungs- und Futtermittelanbau stehen. Eine Möglichkeit sind Biokraftstoffe aus Rest- oder Abfallstoffen.

Es ist ein Ausrufezeichen auf dem Weg weg vom Erdöl in eine biobasierte Zukunft: Der traditionsreiche Chemiepark Leuna wird Standort einer industriellen Bioraffinerie. Diese Pläne hat der finnische Konzern UPM, einer der weltweit führenden Hersteller von Papier-, Zellstoff- und Holzprodukten, am 30. Januar 2020 bekanntgegeben. Das Unternehmen wird die beeindruckende Summe von 550 Mio. Euro in die Errichtung der Anlage investieren. In der Bioraffinerie sollen Biochemikalien auf Holzbasis hergestellt werden.

Pentylenglycol ist ein feuchtigkeitsspendender Wirkstoff, der in fast allen Cremes enthalten ist. Der zweiwertige Alkohol ist geruch- und farblos. Im Vergleich zum gewöhnlichen Alkohol Ethanol sorgt das sogenannte Diol dafür, dass die Haut Feuchtigkeit und Wirkstoffe optimal bindet. Zugleich wirkt es antimikrobiell und hält damit Bakterien fern. Pentylenglycol ist damit ein natürlicher Konservierungsstoff. Bisher wird Pentylenglycol jedoch fast ausschließlich aus Erdgas und Erdöl gewonnen.

Auf die Prophezeiung folgt das Wunder: 2019 erzielte das Forschungsprojekt PROPHECY Einsichten, was auf molekularer Ebene während der künstlichen Photosynthese geschieht, also wenn Sonnenlicht und Kohlendioxid als Ausgangsstoffe für eine chemische Reaktion genutzt werden. Methan und Wasserstoff lassen sich beispielsweise auf diesem Weg herstellen. Bis 2023 soll nun das Nachfolgeprojekt PRODIGY die Palette möglicher Produkte erweitern, indem es das Verständnis der molekularen Abläufe derartiger Reaktionen weiter vertieft.

Ein wertvoller Rohstoff, der bislang vor allem verbrannt wird: das Biopolymer Lignin. Es ist einer der Hauptbestandteile von Pflanzen und eine vielversprechende Alternative zu Erdöl, um daraus Kunststoffe zu gewinnen. „Lignin ist die größte Quelle natürlich vorkommender aromatischer Verbindungen, wird bislang aber vor allem als Nebenprodukt oder Brennstoff in der Papierindustrie angesehen”, bedauert Mats Johansson von der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) Stockholm.

Ob bei der Entwicklung von Medikamenten, Materialien oder Verfahren: Pflanzen- und Tierwelt haben Wissenschaftler immer wieder zu Innovationen inspiriert. So nahmen sich Forscher beispielsweise den Schwimmfarn zum Vorbild, um mittels einer neuen Beschichtung den Reibungswiderstand bei Schiffen zu senken.

Bioethanol ist ein Alkohol, der entweder aus Getreide oder Zuckerrüben sowie aus Agrarresten gewonnen wird. In einer Bioethanol-Fabrik gibt es große Tanks, in denen Hefen die zuckerhaltige Biomasse zu Ethanol vergären. Bioethanol wird Benzin beigemischt und ist als Super-E10 an den Tankstellen erhältlich. 

Pflanzliche Reststoffe sind ideale Rohstoffe für biobasierte Alternativen zu Produkten der Petroindustrie: Sie stehen nicht in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln und versprechen zusätzlich generierten Mehrwert zu den ohnehin produzierten pflanzlichen Produkten. In der Praxis gibt es jedoch häufig eine Schwierigkeit: Die biotechnologisch genutzten Mikroorganismen kommen meist mit nur einer der beiden Sorten von Zuckern zurecht, die sich in pflanzlichen Reststoffen befinden.