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Europa ist auf dem Weg zu einer biobasierten Wirtschaft, um schädliche Emissionen deutlich zu reduzieren und umweltfreundlichere Industrieverfahren anzuregen. In diesem Zuge werden chemische Verfahren auf Basis fossiler Brennstoffe durch biologische Verfahren auf Basis erneuerbarer Ressourcen ersetzt.
Vor diesem Hintergrund hat das EU-finanzierte Projekt FALCON Lignin als mögliche Brennstoffquelle sowie als alternativen Baustein für industrielle Chemikalien erkannt. Lignin kommt in den Zellwänden von Holz vor und ist ein biologisches Nebenerzeugnis der Bioethanolproduktion. Nach Prognosen der Wissenschaft wird dieser erneuerbare biologische Abfall zunehmen, je mehr Bioethanolanlagen in Betrieb gehen.
„Als wir 2017 mit dem Projekt begannen, wollten wir hauptsächlich Lignin in Schiffskraftstoff umwandeln“, erklärt der Projektkoordinator von FALCON, Ronald de Vries, Leiter der Gruppe für Pilzphysiologie an der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften. „Es wurden große Mengen Abfall in Form von Ligninöl aus Bioethanolanlagen vorhergesagt. Unser Anliegen war daher, diesen Abfall in Biokraftstoff für Schiffe umzuwandeln. Bisher waren wir damit jedoch noch nicht erfolgreich.“
Das ist dem Umstand geschuldet, dass neue Bioethanolanlagen in den letzten Jahren nicht in der Geschwindigkeit zugenommen haben, wie es erwartet wurde. Daher verfügen wir noch nicht über die Mengen Ligninabfall, die für die Idee des Schiffskraftstoffs als umsetzbare globale Industrie notwendig wären. „Wir haben zwar die Technologie in diesem Bereich weiterentwickelt, doch die Gesellschaft konnte nicht Schritt halten“, sagt de Vries.
Pilzzellfabriken
Ein anderer Aspekt des Projekts, die Entwicklung von Pilzzellfabriken zur Umwandlung von Ligninverbindungen in Plattformchemikalien, entwickelte sich jedoch viel schneller als erwartet. Dazu gehörte die Bestimmung und Verwendung von Pilzzellen als biologische „Verarbeitungsanlagen“, um den Ligninabfall in chemische Grundstoffe umzuwandeln.
Mit diesen biobasierten chemischen Verbindungen können Branchen wie die Kosmetik, die Pharmazie oder die Kunststoffindustrie dann Endprodukte herstellen, um der wachsenden Verbrauchernachfrage nach Inhaltsstoffen aus erneuerbaren Ressourcen gerecht zu werden.
„Am Anfang war das alles noch sehr optimistisch gedacht“, meint de Vries. „Wir mussten ganz von vorne anfangen, doch wir konnten Pilzstämme bestimmen, die sich für Zellfabriken eignen. Tatsächlich haben wir aufbauend auf unserer Forschung zwei Patente zu biobasierten Verbindungen eingereicht, die in der Industrie bereits für verschiedene Produkte eingesetzt werden. Die erreichten Fortschritte übertreffen all unsere Erwartungen.“
Biologische chemische Verbindungen
Nach Beendigung des Projekts FALCON sucht das Team jetzt nach Unternehmen der Spezialchemie mit der Kapazität und dem Willen, diese Technologie auszubauen und Zellfabriken zu entwickeln, die Ligninabfälle in saubere, industriell verwertbare Verbindungen umwandeln können. De Vries betonte, dass die Markteinführung dieser Technologie das übergeordnete Ziel ist
„Die potenzielle Reichweite dieser biobasierten Verbindungen für die Endnutzung ist immens“, merkt de Vries an. „Derzeit untersuchen wir ein paar spezifische Bereiche, wie das Verwendungspotenzial dieser Verbindungen als Vorprodukt für Harze, Schmiermittel oder Kunststoffe. Auch der Lebensmittel- und Futtermarkt sind von großem Interesse.“
Das Projekt FALCON zielte auf verschiedene Wertschöpfungsketten für Ligninabfälle ab und leistete so einen bedeutenden Beitrag für den laufenden Wandel Europas von chemischen Verfahren auf der Grundlage von fossilen Brennstoffen hin zu biologischen Verfahren, die auf erneuerbaren Ressourcen basieren. „Das zeigt insbesondere den Vorteil von EU-Projekten, die auf mehrere Ziele hinarbeiten“, sagt de Vries. „Unser Erfolg zeigt auch, wie wichtig es ist, sich auf Forschung zu fokussieren, die nicht unbedingt eine große Marktreife vorweist. Wir hätten sonst nicht die Fortschritte erreichen können, die wir vorweisen können.“