Forschende der Universität Magdeburg wollen Produktionsverfahren zur mikrobiellen Herstellung von Biokunststoffen optimieren und damit deren Einsatz als Verpackungsmaterial für Lebensmittel und Kosmetik ankurbeln.
Biokunststoffe liegen im Trend. Vor allem in der Verpackungsindustrie werden fossile Rohstoffe zunehmend durch biobasierte Alternativen ersetzt. Dennoch machen Biokunststoffe weniger als ein Prozent der weltweit jährlich mehr als 367 Millionen Tonnen produzierten Kunststoffe aus, wie Marktdaten von European Bioplastics aus dem Jahr 2022 zeigen. Dass Biokunststoffe noch ein Nischendasein führen, liegt auch an den meist noch höheren Produktionskosten. Das wollen Forschende der Universität Magdeburg ändern. Ein Team um Stefanie Duvigneau will die Produktionsprozesse von biotechnologisch hergestellten Biokunststoffen deutlich verbessern und ihre Herstellung damit günstiger, schneller und konkurrenzfähiger machen.
Mit Comutermodellen Biokunststoff-Ausbeute steigern
„Um das zu ermöglichen, nutzen wir Computermodelle, die simulieren, wie man den Kunststoff schnellstmöglich, mit hoher Ausbeute und so nachhaltig wie möglich herstellen könnte“, sagt Stefanie Duvigneau von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität Magdeburg und Leiterin der Arbeitsgruppe „Synthese von nachhaltigen biotechnologischen Prozessen“. Im Labor werden die Computermodelle dann getestet.
Spezielle Bakterienstämme können eine breite Rohstoffpalette zur Herstellung nachhaltiger biobasierter Kunststoffe nutzen. Rest- und Abfallstoffe aus Land- und Forstwirtschaft sowie der Lebensmittelindustrie können hier als Ausgangsstoffe genutzt werden. „Die Bakterien können Reste aus der Apfelsaftproduktion oder auch gebrauchtes Frittierfett verstoffwechseln und unter bestimmten Bedingungen den Biokunststoff dann als Energie- und Kohlenstoffspeicher einlagern“, erklärt Stefanie Duvigneau.
Neue Prozesse für eine grüne Chemie
Das Projekt ist Teil des vom Land Sachsen-Anhalt geförderten Forschungsclusters „Smart Process Systems for a Green Carbon-based Chemical Production in a Sustainable Society“, kurz SmartProSys, in dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Magdeburg gemeinsam mit Partnern fossile Rohstoffe durch erneuerbare Kohlenstoffquellen ersetzen und energieintensive Prozessketten in vollständig geschlossene Kreisläufe umgestalten wollen. Ziel des Clusters ist eine „grüne“ chemische Industrie, die auf biogenen Rest- und Abfallstoffen sowie recycelten Kunststoffen basiert, deren Prozesse ausschließlich mit erneuerbaren Energien betrieben werden und deren Bausteine durch systematische Kreislaufführung immer wieder verwendet werden können.