Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)
Gustav-Meyer-Allee 25
13355 Berlin

22007905

01.09.2005

Im Verbundvorhabven BioPro wurden Arbeiten in folgenden 3 Teilbereichen durchgeführt: Fermentation von PHB, Bestimmung von Materialeigenschaften von PHB/Ecoflex-Basis-Blends sowie deren Compounds und Nachhaltigkeitsbewertung. Für die Fermentation von PHB wurden geeignete Mikroorganismen an die Verwendung von Rohglycerin als Substrat adaptiert und die Verfahrensbedingungen hierfür optimiert. Neben der Fermentation von reinem PHB wurde auch die Fermentation von Copolymeren (P(3HB/3HV) bzw. P(3HB/4HB)) mit den Monomeren aus 3-Hydroxybuttersäure (3HB) und 3-Hydoxyvaleriansäue (3HV) durchgeführt. Nach 18-24 h Produktsynthese konnten PHA-Gehalte von 70 bis 77% der Trockenmasse bei der Herstellung von P3HB bzw. 56 bis 62% der Trockenmasse bei der Herstellung von Copolymeren erreicht werden. Die Ausbeute an Zelltrockenmasse/Glycerin der Wachstumsphase betrug 0,5-0,55 g/g. Die Produktausbeute betrug 0,37 g PHB/g Glycerin, was 80% der Stoffwechsel bedingt theoretisch maximal möglichen Ausbeute darstellt. Nicht alle am Markt verfügbaren Rohglycerin-Qualitäten ließen sich direkt für die Fermentation von PHB einsetzen. Bei zu hohen Salzgehalten des Ausgangssubstrats stellte sich aufgrund der Aufkonzentration bei fortschreitender Fermentation eine Hemmung der PHB-Bildung ein. Diese Effekte konnten zum Teil durch einen Verschnitt von stark salzhaltigem Rohglycerin mit weniger salzhaltigen Rohglycerin-Qualitäten behoben werden. Alternativ hierzu wurden innerhalb des Forschungsvorhaben BioPro Verfahren zur preisgünstigen Aufreinigung des Rohglycerins mittels kontinuierlicher Chromatografie (SSMB) oder Elektrodialyse entwickelt. Außerdem erfolgte im Vorhaben BioPro die Bestimmung von Materialeigenschaften der im Vorhaben BioFun eingesetzten PHB/Ecoflex-Basis-Blends aus Roh-PHB (Biocycle 1000) sowie Compounds dieses Blend und dazu im Vergleich die Bestimmung der Materialeigenschaften von PHB/Ecoflex-Blends mit dem im Vorhaben erzeugten PHB (SIAB).

Ziel ist es, die wirtschaftliche Herstellung von ausgewählten biopolymeren Funktionswerkstoffen auf Basis von PHA aus Abfällen der Biodieselherstellung durch Materialcharakterisierungen bei der gezielten Anpassung der Compounds für höherwertige industrielle Anwendungen (Elektronik, Automobilbranche) zu begleiten und darüber hinaus eine hohe Ökoeffizienz der entwickelten Materialien und ihrer Prozessierung zu gewährleisten. Im IZM werden projekt- und prozessbegleitend belastungsabhängige Compoundeigenschaften vergleichend bestimmt und Fragen der Verfügbarkeit, Umweltbelastungen, Kosten, des End-of-Life und der regionalen Nachhaltigkeit auch im Vergleich zu den petrolchemischen Alternativen Lebenszyklus-bezogen bearbeitet. In diesem Zusammenhang erfolgt auch der Aufbau von Baisisdatensätzen und die Anpassung von vorhandenen Screening-Indikatoren auf Prozessebene. Ausgehend vom technischen Kenntnisstand ist zu erwarten, dass Biokunststoffe mit einem breiten Eigenschaftsprofil wirtschaftlich herstellbar sind und die vom IZM erhaltenen Ergebnisse dazu beitragen, die Anwendungspotenziale genauer zu spezifizieren.