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Das DAFIA-Projekt konzentrierte sich auf zwei wichtige Abfallströme mit starken Auswirkungen auf die Umwelt. Der erste Abfallstrom – Siedlungsabfälle – besteht typischerweise aus biologisch abbaubaren Garten- und Parkabfällen sowie Speise- und Küchenabfällen aus Haushalten, Gastronomie und Einzelhandel. Etwa 50 % dieses Abfalls werden gegenwärtig auf Deponien entsorgt, während lediglich 30 % recycelt werden. Die übrigen 20 % werden verbrannt.
„Trotz des starken gesellschaftlichen Wandels weg von der Deponierung hin zum Recycling ist es immer noch eine Herausforderung, Siedlungsabfälle in hochwertigere Produkte als Bioenergie zu verwandeln“, erklärt die Koordinatorin des Projekts DAFIA Laura Martí, Wissenschaftlerin am spanischen Technologieinstitut für Kunststoffe AIMPLAS.
Ein weiterer Abfallstrom – marine Restrohstoffe – wird durch die Fischerei erzeugt. Allein in der EU werden jedes Jahr zwei Millionen Tonnen marine Restrohstoffe produziert. Ein Teil dieser Abfälle wird zu Silage, zu Fisch- und Tierfutter oder zu Biokraftstoff verarbeitet. Nur ein Bruchteil der marinen Restrohstoffe wird dem menschlichen Verbrauch oder anderen wertschöpfenden Anwendungen zugeführt.
„Aufgrund einer fehlenden spezialisierten Infrastruktur werden die marinen Restrohstoffe oft verschwendet oder direkt als Tierfutter verwendet, ohne zu versuchen, wertvolle Bestandteile zu extrahieren“, erläutert Martí. „Zudem werden Tausende Tonnen Fisch aufgrund ihres geringen Handelswertes einfach weggeworfen.“
Der Wert des Abfalls
Das DAFIA-Projekt suchte zunächst nach Wegen, Siedlungsabfälle in wertvolle chemische Bausteinefür die Produktion von Polyamiden umzuwandeln. Diese werden in der Industrie auf vielfältige Weise eingesetzt, unter anderem im Automobilbereich. „Die Herstellung von Polyamiden aus Abfall ist eine nachhaltigere Alternative zu Verbindungen auf fossiler Basis“, so Martí. Aus dem Abfallstrom mariner Restrohstoffe Verbindungen zu extrahieren und zu verarbeiten, um sie in Flammschutzmitteln und essbaren Überzügen zu verwenden, käme sowohl der Bau- wie der Verpackungsindustrie zugute.
Untersucht wurden die Vorbehandlung von Abfallströmen sowie Fermentations- und Reinigungsprozesse. Es wurden neue Stammkultur-Techniken und kosteneffiziente Wege zur Umwandlung von Rohstofffraktionen in nützliche Verbindungen entwickelt. Das Hauptaugenmerk lag auf dem Erzielen maximaler Ausbeuten der angestrebten Verbindungen sowie auf Wirtschaftlichkeit.
Nach vier Jahren der Zusammenarbeit konnte das Projektteam mehrere wichtige Durchbrüche erzielen. Bei der Herstellung essbarer Verpackungen gehören dazu optimierte Extraktionstechniken, um die Reinheit der Gelatine zu maximieren, und die Möglichkeit, den Produktionsmaßstab zu vergrößern. Flammschutzmittel, die auf Fischabfällen basieren, wurden ebenfalls erfolgreich entwickelt.
„Die Formulierung dieser biobasierten Flammschutzmittel hat zu zwei Patenten geführt sowie zu weiteren Studien zur Kommerzialisierung dieser Produkte“, erläutert Martí. Des Weiteren wurden geschmacksneutrale Proteine aus marinen Restrohstoffen extrahiert, die als Alternative zu Molkenproteinen Marktpotenzial haben könnten.
Wettbewerbsfähige Recyclingprozesse
Insgesamt konnte DAFIA zeigen, dass das Abfallrecycling, um hochwertige Produkte herzustellen, technisch machbar ist. Während die meisten der in diesem Projekt entwickelten Produkte – mit Ausnahme der biobasierten Flammschutzmittel – vor ihrer Kommerzialisierung noch weiterentwickelt werden müssen, liegt der Haupterfolg des Projekts darin zu unterstreichen, wie wichtig die Rohstoffgewinnung aus Abfällen ist, damit Europa das Ziel einer Kreislaufwirtschaft erreicht.
„Man muss verstehen, dass dies eine langfristige Strategie ist“, beschreibt Martí. „Vor einer praktischen Implementierung müssen noch viele technische Probleme gelöst werden. In diesem Zusammenhang werden die von uns durchgeführten Umweltverträglichkeitsstudien wichtig sein, um die Kreislaufwirtschaft voranzutreiben.“
So wurden beispielsweise Themen wie der Kohlenstoff-Fußabdruck der Recyclingprozesse analysiert. Es zeigte sich, dass im Allgemeinen die Energieversorgung den Hauptbeitrag zu den CO2-Emissionen darstellt. „Das bedeutet, dass die Implementierung erneuerbarer Energien die Auswirkung auf die Umwelt dramatisch reduzieren kann“, erklärt Martí.
Die zudem durchgeführten wirtschaftlichen Analysen konzentrierten sich auf die Rohstoffkosten. Einige Verfahren, wie die Synthese biobasierter Flammschutzmittel, sind preislich konkurrenzfähig. Andere Verfahren stehen noch am Anfang und können derzeit noch nicht zu einem wettbewerbsfähigen Preis produziert werden. Um die Forschung fortzusetzen, sind öffentliche und private Fördergelder erforderlich.
„Diese Kalkulationen helfen uns, die nächsten Schritte zu planen, die für eine Optimierung nötig sind“, beschreibt Martí. Derzeit kommen immer noch Daten der Wirtschaftlichkeitsanalyse aus dem abgeschlossenen Projekt herein. Diese werden weiterhin gesammelt, damit die Projektteilnehmer die vielversprechendsten Recyclingverfahren auswählen können, mit denen weitergearbeitet werden kann.