Bioabfall statt Erdöl: Mikroorganismen erzeugen Chemie-Rohstoffe

Reste aus der Lebensmittelindustrie und Bioabfälle aus dem Haushalt könnten künftig Rohstoff für Chemikalien sein, die heute aus Erdöl stammen. Prof. Piotr Oleśkowicz-Popiel und sein Team entwickeln dafür eine Fermentation, bei der ganze Gemeinschaften von Mikroorganismen Abfälle in wertvolle Verbindungen umwandeln. Die Technologie wird auch im Programm PRIME der Stiftung für die Polnische Wissenschaft weiterentwickelt.

Gemeinschaften statt Einzelstämme

Mit Bierbrauen oder Sauerkraut hat das Verfahren nur das Grundprinzip gemein. Statt eines isolierten Bakterienstamms setzen die Forscher Mischkulturen ein. Ein einzelner Stamm braucht meist eine ganz bestimmte Nahrung, eine Gemeinschaft kann dagegen ein komplexeres Gemisch verwerten. Der Abfall muss deshalb weder einheitlich noch besonders sauber sein. Das Team arbeitete unter anderem mit saurer Molke; denkbar sind auch Küchenabfälle, Saftrückstände oder Reste aus der Gemüseverarbeitung.

Eines der Hauptprodukte ist Capronsäure, eine mittelkettige Carbonsäure, die als Plattformchemikalie gilt. Sie riecht unangenehm, ihre Derivate können jedoch fruchtig duften und finden sich in Duftstoffen und Lebensmittelzusätzen. Laut dem Professor taugt sie auch als Ausgangspunkt für Kosmetika, Reinigungsmittel und künftig Flugkraftstoffe.

Geringerer CO2-Fußabdruck, aber Hochskalierung offen

Vorläufigen Berechnungen des Teams zufolge könnte der CO2-Fußabdruck der Produkte aus Bioabfall bis zu 80 Prozent unter dem fossiler Pendants liegen. Der Forscher betont, kein Verfahren sei emissionsfrei, da Fermentation und Weiterverarbeitung Energie benötigen.

Die größte Hürde ist die Skalierung. Derzeit steht ein Laborreaktor mit einigen Dutzend Litern zur Verfügung, geplant wird eine Demonstrationsanlage mit bis zu 1.000 Litern. In größeren Tanks lassen sich Temperatur, Durchmischung und pH-Wert schwerer gleichmäßig halten, und Mikroorganismen reagieren darauf empfindlich. Eine Zwischenstufe sei daher unerlässlich.

Vom Labor zum Markt

Die Gruppe forscht seit etwa zehn Jahren an dem Thema. PRIME soll helfen, die Technologie aus Sicht von Kunden und Investoren zu betrachten. Łukasz Łowiński betreut den Technologietransfer, Dr. Filip Brodowski ist Business Leader. Oleśkowicz-Popiel und Brodowski sprechen zudem mit der Universität über die Gründung eines Unternehmens. Von den ersten Studien bis zu einem echten Kommerzialisierungsversuch könnten rund zehn Jahre vergehen, so der Professor.