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Kunststoff Forscher entwickeln Bioplastik aus Abfallfetten

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Jährlich werden 450 Millionen Tonnen Plastik weltweit produziert. Eine Alternative sind Bioplastik, wie Polyhydroxyalkanoate, kurz PHA. Forscher der TU Berlin haben ein Verfahren zur Herstellung von PHA aus Abfallfetten entwickelt.

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Bioplastik aus Abfallfetten: Sebastian L. Riedel und Stefan Junne von der TU Berlin forschen daran, Kunststoffe aus Erdöl zu ersetzen – mit Hilfe von Bakterien.
Bioplastik aus Abfallfetten: Sebastian L. Riedel und Stefan Junne von der TU Berlin forschen daran, Kunststoffe aus Erdöl zu ersetzen – mit Hilfe von Bakterien.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Biopolymere werden auch als Bioplastik bezeichnet. Polyhydroxyalkanoate sind ähnlich thermoplastisch verformbar wie Plastik aus fossilen Rohstoffen. „Aber das war es dann auch schon an Gemeinsamkeiten“, sagt Dr.-Ing. Sebastian L. Riedel, der zusammen mit Dr.-Ing. Stefan Junne an der Herstellung von PHA forscht. Und auch Bioplastik ist nicht gleich Bioplastik. „Die Hälfte der zwei Millionen Tonnen Bioplastik, die derzeit pro Jahr weltweit produziert werden, ist biologisch nicht abbaubar und die andere Hälfte teilweise nur schwer“, weiß Riedel. Anders bei PHA – es wird im Wasser und Boden vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut und stellt für die Gesundheit kein Risiko dar.

Die Substanz PHA kann aus vielen Stoffen gewonnen werden – aus Mais, Zucker, Glycerin oder Palmöl. Dr.-Ing. Sebastian L. Riedel hatte seine Forschungen an PHA vor zehn Jahren in den USA am Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit Palmöl begonnen. „Das ist ein super unkomplizierter Ausgangsstoff für die Produktion der Substanz“, so Riedel. Aber die Palmölplantagen rücken dem Regenwald zu Leibe. Als er 2012 an die TU Berlin kam, stellte er seine Forschungen mit Palmöl ein. „Ersatz für Plastik gefunden, Regenwald abgeholzt – das kann ja nicht das Ergebnis von Forschung sein“, begründet Riedel seine Entscheidung. Seit 2017 baut Riedel seine PHA-Forschung mit biogenen Reststoffen am Fachgebiet Bioverfahrenstechnik aus, das sich der Entwicklung nachhaltiger Bioprozesse verschrieben hat.

Auf der Suche nach einer Alternative entschieden sich die Forscher für Abfallfette, die unter anderem in der Landwirtschaft (Tierkadaver), in der Gastronomie oder bei der Weiterverarbeitung von Lebensmittelabfällen anfallen.

Knallgas-Bakterien helfen bei PHA-Herstellung

Doch wie wird aus stinkendem braunem Fett jenes PHA, das einmal wie feinstes weiß schimmerndes Seidenpapier daherkommt oder die Konsistenz von Waschpulver oder Popcorn haben kann? „Das bewerkstelligen Bakterien namens Ralstonia eutropha beziehungsweise Cupriavidus necator, auch als Knallgas-Bakterien bekannt. Die lassen wir für uns ‚malochen‘“, lacht Riedel. Die Wissenschaftler setzen die Bakterien in eine Mineralsalzlösung, füttern sie mit Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff und Kohlenstoff. Den Kohlenstoff geben sie in Form von Abfallfetten hinzu. Die Bakterien wachsen. Nach einer bestimmten Zeit wird den Bakterien Stickstoff entzogen. „Auf diesen Mangel reagieren sie, indem sie den nun überschüssigen Kohlenstoff im Abfallfett als Energiereserve in ihren Zellen anlegen und in PHA umwandeln“, ergänzt Riedel.

Würden die Forscher nach einer gewissen Zeit Stickstoff wieder hinzugeben, würden die Bakterien erst einmal das intrazellulär gespeicherte PHA als Energiequelle nutzen. „Das machen wir natürlich nicht, denn wir wollen das in den Zellen produzierte PHA ja gewinnen, also extrahieren wir es mit Lösungsmitteln, die teilweise nach dem Prozess wieder zurückgewonnen werden können“, erklärt Riedel. Die Forscher arbeiten an alternativen Aufarbeitungsmethoden, die den Prozess langfristig kostengünstiger und noch nachhaltiger machen sollen.

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