Neue Wachstumspotenziale durch biotechnologische Innovation
Das Ziel des Bündnisses Waste2Value ist die Verbindung traditioneller, aus Schuh- und Textilindustrie stammender Kompetenzen in Bereichen wie Kleb- und Kunststoffe mit der industriellen Biotechnologie, welche in den letzten Jahren an verschiedenen Forschungseinrichtungen der Region etabliert wurde. Dabei sollen „vom Bioabfall zum Biokunststoff“ Prozesse entwickelt und in Demonstratoren validiert werden, welche
- organische Reststoffe in Plattformchemikalien für Kunst-, Kleb- und Verbundwerkstoffe umwandeln (Green Building Blocks, Precursor),
- aus Reststoffen wertvolle Extraktstoffe für Nahrungsmittel und Kosmetik gewinnen,
- biobasierte Kunst- und Verbundwerkstoffe herstellen und optimieren sowie
- smarte Kunst- und Verbundwerkstoffe unter stofflicher und energetischer Nutzung in Ausgangsprodukte für die erneute Herstellung hochwertiger Produkte– idealerweise wieder Kunst- und Klebstoffe – recyceln.
Die zu entwickelnden Prozesse sollen nicht in direkter Konkurrenz zur Lebensmittelerzeugung stehen, wirtschaftlich voll konkurrenzfähig sowie nachhaltig und klimaschonend sein. Die entstehenden Nebenprodukte werden optimal stofflich wie auch energetisch verwertet, insb. durch Umwandlung in chemische Energieträger und dann in Strom bzw. Prozesswärme. Damit werden sowohl die Ausnutzung der Rohstoffe verbessert als auch – durch die zusätzlichen stofflichen und energetischen Erlöse – die häufig noch zu hohen Kosten biobasierter Werkstoffe gesenkt.
Langfristiges Ziel des Bündnisses Waste2Value ist es, die in der Region entwickelten Lösungen am Weltmarkt zu etablieren. Das Vorhaben stützt damit den notwendigen Strukturwandel in der Westpfalz. Unternehmen wie Region profitieren von neuen Produkten, Verfahren und Dienstleistungen, stofflicher und energetischer Vernetzung und nachhaltiger Kreislaufwirtschaft.
Der erste Innovationspfad umfasst die Produktion biobasierter Grundstoffe bzw. Plattformchemikalien (Precursor) auf Basis von verfügbaren Reststoffen aus Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion. Dabei sind wissenschaftliche und technische Herausforderungen in den Bereichen Biomassevorbehandlung, Fermentationstechnik und Bioverfahrenstechnik zu bewältigen. In der Konzeptentwicklung wurden verschiedene Reststofffraktionen identifiziert, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung sowie aktueller Verwertung und Verfügbarkeit für eine höherwertige stofflich/energetische Nutzung in Frage kommen. Dies umfasst Reststoffe und Koppelprodukte der landwirtschaftlichen Produktion wie Stroh und weitere lignifizierte Biomassen, Produktionsreste der Lebensmittel- und Getränkeproduktion sowie Abfälle und Erntereste der Gemüseproduktion. Mehr hierzu…
Für die umfassende Nutzung der Reststofffraktionen wird, neben der fermentativen Produktion, auch die Extraktion attraktiver Zielprodukte angestrebt. Zahlreiche Reststofffraktionen aus der Lebensmittelproduktion (z.B. Gemüsereste, Biertreber etc.) sind nicht nur eine interessante Rohstoffquelle für zuckerbasierte Fermentationen, sondern enthalten z.T. hohe Konzentrationen nutzbarer Extraktstoffe. Hochpreisige Antioxidantien für die Kosmetikindustrie (z.B. Quercitine und Flavonoide) sowie Farb- und Zusatzstoffe (z.B. Carotinoide, Phycobiline) für Lebens- und Futtermittel lassen sich aus zahlreichen Gemüse- und Lebensmittelresten, aber auch aus Mikroalgen, gewinnen. Für die Wirtschaftlichkeit sind Optimierungen bei den Extraktionsverfahren sowie der Produktaufreinigung entscheidende Faktoren. Mehr hierzu…
Die Produktion von biobasierten Grundstoffen und Plattformchemikalien zu marktgerechten Preisen ist ein wesentlicher erster Entwicklungsschritt für die Bereitstellung nachhaltiger biobasierter Produkte. Die Substitution der etablierten und zudem aktuell vergleichsweise kostengünstigen erdölbasierten Kunst-, Kleb- und Verbundwerkstoffe erfordert allerdings umfangreiche weitergehende Entwicklungen in den Bereichen der biologischen und chemischen Synthese, Kunststofftechnik und Werkstoffoptimierung. Um die häufig hohen Anforderungen an die Werkstoff- und Materialeigenschaften in wichtigen Zielbranchen (z.B. Verpackung, Schuh & Textil, Automotive) zu erfüllen sind umfangreiche F&E Aktivitäten bei der Optimierung, Modifizierung und Additivierung biobasierter Polymere notwendig. Gleichzeitig müssen konkurrenzfähige Kostenstrukturen bei der Produktion etabliert werden, um mittelfristig relevante Absatzmengen und Marktvolumina zu erreichen. Mehr hierzu…
Im Sinne der Kreislaufwirtschaft soll das Produktrecycling von Beginn an mitgedacht werden. Auch die Produktion biobasierter Produkte beansprucht Ressourcen und Energie. Ebenso müssen Biokunststoffe anwendungsbedingt haltbar sein, sie zersetzen sich in den seltensten Fällen selbst in den dafür notwendigen kurzen Zeitspannen (z.B. für Kompostierung). Die Themenfelder Detektion, Trennung und Recycling müssen dementsprechend auch bei Bio-Kunststoffen adressiert werden. Dies betrifft schon am Beginn einer Wertschöpfungskette das grundlegende Produktdesign, z.B. konstruktive Auslegungen von Verbundwerkstoffen aus biobasierten und nicht-biobasierten Materialien. Weiterer wichtiger Aspekt sind innovative Verfahren zur Identifizierung biobasierter Kunststoffe in Abfallströmen. Nur auf Basis solcher technologischen Entwicklungen lassen sich nachhaltige sowie energie- und ressourceneffiziente Rohstoffkreisläufe etablieren. Mehr hierzu…