12 Mai 2015

Bioraffinerie: wertvolle Stoffe aus Abwasser

An der TU Wien werden in Bioreaktoren spezielle Mikroorganismen kultiviert, mit denen man aus Abwasser wertvolle Substanzen produzieren kann

12 Mai 2015

Prof. Christoph Herwig arbeitet am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien mit dem, was andere normalerweise loswerden wollen: es gelingt ihm, aus aus industriellem Abwasser wertvolle Substanzen herzustellen – etwa Carotinoide, Biokunststoffe oder sogar Produkte für die pharmazeutische Industrie. Schlüssel für eine so geplante „Bioraffinerie“ sind dabei sogenannte Halophile: Mikroorganismen , die sich unter den extremen Bedingungen sehr hohen Salzkonzentration besonders wohlfühlen. Sie gedeihen damit unter Umgebungsbedingungen, bei bei denen andere Lebewesen absterben würden.

Nicht in die Kläranlage, sondern in die Bioraffinerie

mikrobiologisches Labor

Foto: pixabay / CC0

Sollte die technische Umsetzung des Verfahrens im Rahmen der Erwartungen gelingen, könnte die Zukunft in der Bioraffinerie liegen: über ein komplexes System zahlreicher biochemischer Prozesse lifert diese viele verschiedene Produkte – ähnlich wie in Erdölraffinerien heute das Rohöl in viele unterschiedliche Inhaltsstoffe aufgeteilt und weiterverarbeitet wird. Die biochemischen Prozesse in der Bioraffinerie sind allerdings erheblich komplizierter.

Das Team um Prof. Herwig versucht zu verstehen, wie die Wirkungsmechanismen ineinander greifen; mit diesem Wissen kann man die dahinter liegenden Prozesse verstehen und Schlußfolgerungen für die Funktionsweise ähnlich aufgebauter Systeme ziehen. Damit ließe sich in vielen Fällen die Umsetzung über den Technikumgsmaßstab in die großindustrielle Fertigung erreichen. Hat man die bochemischen Abläufe im Detail erstanden und gelingt es, die Zellaktivität online zu beobachten, kann man jederzeit stuernd in den Prozess eingreifen, sollten sich Probleme im Produktionsablauf erkennen lassen.

Die an der TU Wien eingesetzten, extrem halophilen Mikroorganismen eignen sich für ein weites Spektrum an industriellen Abwässern in saurem wie auch in basischem Millieu (pH-Werte von 5 bis 11) und Salzfrachten bis zu 25 % Gewichtsanteil. Die Produktionsbedingungen brauchen dabei keineswegs steril zu sein. Mehr als 95% der organischen Inhaltsstoffe des Abwassers können durch die an der TU Wien optimierten Prozesse in Wertstoffe umgewandelt werden. Dabei ist die Palette von möglichen Syntheseprodukten sehr weit gespannt.

Vom Plastik bis zum Krebsmedikament

So produzieren die extremen Halophilen beispielsweise wertvolle Carotinoide, die in vielen verschiedenen Bereichen Anwendung finden – vom Lebensmittelfarbstoff bis hin zu Antikrebsmitteln. Außerdem liefern sie Polyhydroxybuttersäure, ein biologisch abbaubares Polymer, mit ähnlichen Eigenschaften wie Kunststoff, der heute aus Erdöl hergestellt wird und der als Säurekomponente in biologisch abbaubaren Polyestern verwendet werden kann.

Bio-Reaktor, Beispielbild

Bio-Reaktor, Beispielbild, Foto: Wikipedia, P. Grotzinger / publ. domain, CC 3.0

Die Prozesse, die im Labor entwickelt wurden, lassen sich recht einfach über Technikumsversuche auf den industriellen Maßstab hochskalieren. So kann man das System jederzeit in bestehende Industrieanlagen einbauen und mit der entsprechenden Technologie Kreisläufe von chemischen Prozessen erzielen. Prof. Christoph Herwig und sein Team präsentierten ihre „Waste-to-Value“-Technologie auf der weltgrößten Industriemesse in Hannover im April 2015. Außerdem präsentiert die TU Wien mit ihren Exponaten auf der Hannover Messe weitere 10 einzigartige und bereits praxiserprobte Technologien in den Themenbereichen „Energie, Wasser, Rohstoffe – Ressourcen von morgen“, „Energie- und Ressourceneffizienz – für Gebäude, in der Produktion, für rotierende Maschinen“ sowie „‘Integrated Industry‘ und Ressourceneffizienz. Auch in diesen Bereichen also befassen sich verschiedene Arbeitsgruppen der TU Wien mit neuen und innovativen technischen Konzepten und Umsetzungsmöglichkeiten.

Für weitere Fragen rund um die vier Elemente Wasser, Erde, Feuer und Luft, und im Speziellen zu den Themenbereichen Trinkwasserqualität und -hygiene, Prozesswasseraufbereitung, Hygiene und Desinfektion sowie passiven Wärmeschutz von Gebäuden schauen Sie sich gerne die Beiträge auf meiner Web-Site an und nutzen Sie das Kontaktformular der Web-Site für eine spezifische Anfrage.

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