Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundprojekt: Polymere Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen mit optimierten Performance-Eigenschaften; Teilprojekt 7: Untersuchungen zur Produktaufbereitung

Anschrift
Technische Universität Dortmund - Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen
44227 Dortmund
Emil-Figge-Str. 70
Kontakt
Univ.-Prof. Andrzej Gorak
Tel: +49 231 755-2323
E-Mail: andrzej.gorak@bci.tu-dortmund.de
FKZ
22012508
Anfang
01.10.2008
Ende
14.08.2012
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuer biobasierter Tensidsysteme, die möglichst zu 100 % auf Basis nachwachsender Rohstoffe und über grüne Reaktionstechnik hergestellt werden sollen. Dazu ist geplant, pflanzliche Lipide intelligent mit Proteinen und Kohlenhydraten zu neuen polymeren "Biotensiden" zu verknüpfen. Die Nutzung einer Kombination von Nachhaltiger Chemie, Enzymkatalyse und Fermentation in enger Kopplung mit modernen Aufarbeitungstechnologien soll eine schnelle Umsetzung der Projektideen hin zu Produktmustern und Herstellprozessen gewährleisten. Die Zielprodukte sollen in hoher Qualität und Reinheit hergestellt werden, die auch kosmetischen Anforderungen genügen. Neben positiven Anwendungs- und Formulierungseigenschaften steht auch die gute biologische Abbaubarkeit der Zielprodukte im Fokus. Die Umweltverträglichkeit der Produkte soll über Life Cycle Assessment Studien verifiziert werden. Schwerpunkt dieses Teilvorhabens sind Verfahren zur optimierten Produktaufarbeitung von Biotensiden. Anhand der Eigenschaften der Zielprodukte werden mögliche Aufbereitungstechnologien (Extraktion, Membrantrennung, Adsorption, etc.) ausgewählt und hinsichtlich ihrer spezifischen Vor- und Nachteile sowie der Wirtschaftlichkeit des resultierenden Gesamtverfahrens klassifiziert. Es sind folgende Meilensteine zu erreichen: Screening geeigneter Aufbereitungstechnologien, Modellierung und Simulation der Produktaufbereitung, Experimentelle Untersuchung der Produktaufbereitung und Optimierung des Gesamtverfahrens.
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhaben wurden biobasierte Tenside wie Oligosaccharid-basierte Tenside, Alkylpolyglykoside, Sophoroselipid-Derivate, Peptid-basierte Tenside und Glukose- sowie Ethylglukose-basierte Acyl- und Acrylderivate untersucht und weiterentwickelt. Für die Herstellung der möglichst vollständig auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellten Tenside wurden heimische Pflanzenöle (insbesondere Rapsöl), Di- und Polysaccharide (insbesondere Zuckerrüben und Mais) sowie Proteine (insbesondere Weizen und Mais) eingesetzt und zu deren Konversion vorrangig enzymatische bzw. mikrobielle Methoden angewendet. Im Teilvorhaben wurden Aufreinigungsverfahren zur Herstellung von Sophoroselipiden (SL) mit guten Anwendungseigenschaften für die Bereiche Kosmetik, Wasch- und Reinigungsmittel bewertet und optimiert. Es wurden produktübergreifende Methoden entwickelt, die eine effizientere Prozessauslegung ermöglichen und somit bei der Planung neuer Anlagen verwertet werden können. Die Bewertung der Grundoperationen für die Aufreinigung von SL erfolgte auch im Hinblick auf die mikrobielle Herstellung, da diese die Rahmenbedingungen für den Aufreinigungsprozess vorgibt. Mit der nicht-pathogenen Hefe Candida bombicola ist es im Falle der SL möglich, hohe Konzentrationen von bis zu 400 g/l auf Basis von heimischen nachwachsenden Rohstoffen herzustellen. Hauptsächlich wird dann die schlecht wasserlösliche Lactonform der SL produziert, was die Ausbildung einer Produktphase zur Folge hat, die schwerer als Wasser ist. Die Produktisolation wird somit durch einfache Phasentrennung erzielt. Diese Verfahrensweise ist ebenfalls im Rahmen einer produktionsintegrierten Abtrennung anwendbar, da die Zellen primär in der wässrigen Phase verbleiben. Die Produktphase kann dann mit Wasser gewaschen werden, um hydrophile Verunreinigungen und Zellen ab zu trennen. Dazu wurden Löslichkeitsexperimente durchgeführt, um die Ausbeute an SL in Sedimentation und Waschung zu bestimmen.

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