Bio­plas­tik aus Rauch­gas und Strom

KIT-For­scher ent­wi­ckeln nach­hal­ti­gen Werk­stoff für Ein­weg­be­cher, Ver­pa­ckun­gen oder Ab­fall­beu­tel

Pforzheimer Kurier - - WISSENSCHAFT -

Karls­ru­he (BNN). Ein res­sour­cen­scho­nen­des und kos­ten­güns­ti­ges Ver­fah­ren zur Her­stel­lung von Bio­plas­tik ent­wi­ckeln For­scher am KIT: Im Pro­jekt „Bi­oElec­troPlast“set­zen sie Mi­kro­or­ga­nis­men ein, die aus Rauch­gas, Luft so­wie Strom aus er­neu­er­ba­ren Qu­el­len Po­ly­hy­droxy­but­ter­säu­re pro­du­zie­ren. Das er­öff­net für die Zu­kunft wei­te­re Per­spek­ti­ven, et­wa für die Her­stel­lung von Bio­kraft­stof­fen oder für die Spei­che­rung von Strom aus re­ge­ne­ra­ti­ven Qu­el­len in Form che­mi­scher Pro­duk­te.

Mit dem Wunsch der Ver­brau­cher nach nach­hal­ti­gen Er­zeug­nis­sen wächst auch die Nach­fra­ge nach Bio­plas­tik, bei­spiels­wei­se für Ein­weg­be­cher, Ver­pa­ckun­gen oder Ab­fall­beu­tel. Das Pro­jekt „Bi­oElec­troPlast“zielt auf ein Ver­fah­ren zur Her­stel­lung von Bio­plas­tik, das Res­sour­cen schont und Kos­ten spart. Dar­über hin­aus ist „Bi­oElec­troPlast“dar­auf aus­ge­rich­tet, das Treib­haus­gas Koh­len­di­oxid als güns­ti­gen, über­all ver­füg­ba­ren Roh­stoff in die Wert­schöp­fungs­ket­te ein­zu­bau­en so­wie er­neu­er­ba­re Ener­gi­en ein­zu­kop­peln.

Die Wis­sen­schaft­ler bau­en da­bei auf ei­ne re­la­tiv neue Tech­no­lo­gie – die mi­kro­bi­el­le Elek­tro­syn­the­se: Vor rund sechs Jah­ren be­schrie­ben For­scher in den USA erst­mals, wie be­stimm­te Mi­kro­or­ga­nis­men auf ei­ner Ka­tho­de wach­sen, da­bei CO2 fi­xie­ren und die Ka­tho­de als al­lei­ni­ge Ener­gie- und Elek­tro­nen­quel­le nut­zen. Ein che­mi­scher Pro­zess da­ge­gen ver­langt ho­he Drü­cke und Tem­pe­ra­tu­ren, das heißt ei­nen ho­hen Ener­gie­ein­satz, so­wie teu­re Ka­ta­ly­sa­to­ren. Bis­her wur­den mit der mi­kro­bi­el­len Elek­tro­syn­the­se meist Ace­ta­te – Sal­ze der Es­sig­säu­re – pro­du­ziert. „Wir ha­ben den Pro­zess da­hin­ge­hend op­ti­miert, dass wir den Mi­kro­or­ga­nis­men mehr Ener­gie zur Ver­fü­gung stel­len, so­dass sie kom­ple­xe­re Mo­le­kü­le – zum Bei­spiel Po­ly­me­re – pro­du­zie­ren kön­nen“, er­klärt Jo­han­nes Eber­hard Rei­ner vom KIT. „Da­zu mi­schen wir das CO2 mit Luft. Die Mi­kro­or­ga­nis­men kön­nen dann den Sau­er­stoff als Elek­tro­nen­ak­zep­tor nut­zen. Das ist dem mensch­li­chen At­mungs­pro­zess recht ähn­lich, bei dem der Sau­er­stoff eben­falls als Emp­fän­ger von Elek­tro­nen dient. Bei uns Men­schen kom­men die Elek­tro­nen na­tür­lich nicht von ei­ner Ka­tho­de, son­dern wer­den durch die Ver­stoff­wech­se­lung der auf­ge­nom­me­nen Nah­rung in den Zel­len frei­ge­setzt und dort dann zur Ener­gie­ge­win­nung auf Sau­er­stoff über­tra­gen.“

Die For­scher set­zen ei­nen neu iso­lier­ten Mi­kro­or­ga­nis­mus, der sich stän­dig selbst re­ge­ne­riert, als Bio­ka­ta­ly­sa­tor ein und grei­fen auf Rauch­gas als CO2-Qu­el­le zu­rück. Da­mit er­rei­chen sie nicht nur ei­ne Re­duk­ti­on des Treib­haus­ga­ses CO2, son­dern scho­nen auch an­de­re Qu­el­len für or­ga­ni­schen Koh­len­stoff, die üb­li­cher­wei­se als bio­tech­no­lo­gi­sche Sub­stra­te die­nen, wie land­wirt­schaft­li­che Pro­duk­te. Dies ver­mei­det ei­ne Kon­kur­renz zur Nah­rungs- und Fut­ter­mit­tel­her­stel­lung. Die für den „Bi­oElec­troPlast“-Pro­zess er­for­der­li­che elek­tri­sche Ener­gie be­zie­hen die Wis­sen­schaft­ler aus re­ge­ne­ra­ti­ven Qu­el­len.

Das Bun­des­for­schungs­mi­nis­te­ri­um för­dert das Pro­jekt „Bi­oElec­troPlast“im Rah­men sei­ner Initia­ti­ve „CO2Plus – Stoff­li­che Nut­zung von CO2 zur Ver­brei­te­rung der Roh­stoff­ba­sis“. „Bi­oElec­troPlast“star­te­te im Sep­tem­ber und ist auf drei Jah­re an­ge­legt. Die For­scher wer­den ih­re Re­ak­to­ren di­rekt im Koh­le­kraft­werk der EnBW am Rhein­ha­fen Karls­ru­he tes­ten und da­bei die Ab­ga­se des Kraft­werks nut­zen.

NEUE TECH­NO­LO­GIE: Der Bio­lo­ge Jo­han­nes Eber­hard Rei­ner mit den Re­ak­to­ren zur mi­kro­bi­el­len Elek­tro­syn­the­se. Fo­to: Zacha­ri­as

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