So entsteht Zukunft: Biokunststoff aus Brotresten
Das Projekt „FermBioPol“ des WIR!-Bündnisses „Waste2Value“ zeigt, wie Teigabfälle zu nachhaltigen Biokunststoffen werden. Die Vision ist eine nachhaltige Wertschöpfungskette, zum Beispiel bei Matratzen und Schuhsohlen.
Die Tür zum Technikum in Pirmasens öffnet sich, ein Hauch von warmem Teig und Chemikalien liegt in der Luft. Zwischen Edelstahlbehältern, Schläuchen und Messgeräten
arbeitet das Bündnis „Waste2Value“ daran, die bisherige Vorstellung von Abfall einerseits und Wertstoffen andererseits auf den Kopf zu stellen. Der Ansatz: Aus Brot- und Teigresten, wie sie täglich tonnenweise in der Lebensmittelindustrie anfallen, sollen Kunststoffe für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft entstehen. Gefördert wird das Bündnis dabei durch die Programmlinie „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt.
„Matratzen, Schuhsohlen, Dämmstoffe – der Kunststoff Polyurethan ist überall“, erklärt Dr. Stefan Dröge. Er leitet die Abteilung Biotechnologie des Prüf- und Forschungsinstituts Pirmasens e.V. „Bislang basiert dieser Kunststoff aber fast ausschließlich auf fossilen Rohstoffen wie Erdöl. Doch das wollen wir ändern.“ Dazu arbeitet das WIR!-Bündnis „Waste2Value“ mit den Firmen Rampf Advanced Polymers GmbH & Co.KG, einem Spezialisten für Polyurethan-Recycling, und dem Biotechnologieunternehmen ASA Spezialenzyme GmbH zusammen. Gemeinsam forschen sie an einer neuen Generation von Kunststoffen: biobasiert, nachhaltig, kreislauffähig.
Vom Pizzateig zum Hightech-Polymer
„Täglich fallen Lkw-Ladungen an Teig- und Brotresten an“, erzählt Dr. Stefan Dröge. Bislang wurden diese oft zur Energiegewinnung vergoren – ein sinnvoller Ansatz, aber noch lange nicht das Ende der Möglichkeiten. Im Projekt „FermBioPol“ sollen die Reststoffe zu einem biobasierten Polyurethan werden. Dazu werden sie zunächst zu einer zuckerhaltigen Flüssigkeit verarbeitet. „Wir maischen die Teige wie beim Bierbrauen, setzen Enzyme zu und erhitzen das Ganze. Am Ende erhalten wir eine nährstoffreiche Lösung, die Mikroorganismen als Futter dient“, so Dr. Dröge. Über Fermentation entstehen daraus verschiedene Plattformchemikalien – die Grundbausteine für Polyurethan.
Der Weg zum Biokunststoff ist jedoch komplex. „Wir experimentieren mit Temperaturen, pH-Werten, Nährstoffen – alles muss perfekt abgestimmt sein, damit die Mikroorganismen effizient arbeiten.“ Die gewonnenen Lösungen stellen noch lange keine marktfähigen Produkte dar. „Wir müssen Salze und Nebenprodukte entfernen, die bei der Fermentation entstehen und die chemischen Prozesse stören würden“, erläutert der Forscher. Dafür kommen Dialyseverfahren und Filtrationen zum Einsatz – angewandte Chemie vom Feinsten.
Wenn die Laborversuche erfolgreich sind, wird hochskaliert: Von kleinen Glasreaktoren geht es Schritt für Schritt zu größeren Anlagen mit bis zu 40 Litern Volumen. „Am Ende schicken wir unsere Zwischenprodukte zu unserem Bündnispartner Rampf Advanced Polymers, der daraus den eigentlichen Biokunststoff herstellt. Die Chemikerinnen und Chemiker dort prüfen, ob die Qualität stimmt und was noch verbessert werden muss“, sagt Dr. Dröge.
Blick in die Zukunft: Vom Miniaturmaßstab zum industriellen Verfahren
Der Weg zur industriellen Produktion ist steinig. „Deutschland hat hohe Energiepreise, die Wirtschaft schwächelt und Investitionen werden zurückgehalten“, berichtet der Forscher. Seine Hoffnung liegt auf langfristigen Partnerschaften – und auf einer wachsenden Nachfrage nach nachhaltigen Materialien. Als traditionelle Schuhstadt besitzt Pirmasens dafür genau die richtigen Vorrausetzungen. In der Stadt in Rheinland-Pfalz trifft Altes auf Neues: Die aus der Schuh- und Textilindustrie stammenden Kompetenzen in den Bereichen Kleb-, Kunst- und Verbundwerkstoffe werden mit auf Mikroorganismen basierenden Technologien zu einem neuen Kompetenzfeld. Denn: „Immer mehr Unternehmen wollen ihren Kunden zeigen: Dieser Schuh, diese Matratze ist nicht nur bequem, sondern auch ein Stückchen grüner.“, so Dr. Dröge.
Das Projekt FermBioPol steht kurz vor dem Abschluss, doch die Reise geht weiter. „Als Nächstes wollen wir Stroh verwerten – ein noch komplexerer Reststoff, aber mit riesigem Potenzial.“ Die Maschinen in der Versuchshalle in Pirmasens surren leise weiter. Was „Waste2Value“ hier im Kleinen gelingt, könnte schon bald im Großen Schule machen: Aus Abfall entsteht Zukunft.