Im EU-Projekt „Biobased Value Circle“ arbeiten europaweit Forschende und Unternehmen an Verfahren, die eine Umwandlung von Biomasse in umweltschonende Produkte ermöglichen sollen. Damit soll der Übergang der auf fossilen Rohstoffen basierenden Produktion auf eine biobasierte Kreislaufwirtschaft ermöglicht werden: Bioplastik zum Beispiel, bei dem sowohl die Ausgangsmaterialien als auch das Endprodukt zu 100 Prozent biologisch abbaubar sind. Mit dabei ist auch das Forschungsteam von Wolfgang Kroutil am Institut für Chemie und die Doktorandin Klara Bangert.
„Die aktuell genutzten Materialien für Bioplastik sind oft nicht ideal", beurteilte Bangert die aktuelle Situation. Deshalb habe man nach Varianten gesucht, die sich besser für den Einsatz in der Industrie eignen.“ Aus ihrer Sicht schien Kokosöl als Ausgangsstoff geeignet. „Allerdings kennt die Chemie bisher keine Lösung, um aus den Fettsäuren des Öls die Plastik-Bausteine zu machen“, erklärte die Forscherin.
Grundstoffe für stabileres Bioplastik
So machte sie sich auf die Suche nach einem Enzym, das als chemischer Katalysator dienen könnte. Enzyme sind an fast allen Stoffwechselvorgängen in- und außerhalb von Organismen als Katalysatoren beteiligt. Sie benötigen dazu weder hohe Temperaturen noch aufwändige hohe Drücke. Das mithilfe der Bakterien gewonnene Enzym ermöglicht die Herstellung von Grundstoffen für stabileres Bioplastik über den Prozess der Biokatalyse. Als weiterer Rohstoff wird Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel benötigt, „der einzige Reststoff, der nach dem Verfahren übrig bleibt, ist Wasser“, erklärte die Chemikerin.
Die Erkenntnisse wurden in Kooperation mit nationalen und internationalen Firmen wie die belgische Firma B4Plastics und die Biochemie-Start-ups bisy (Gleisdorf) und Enzyan Biocatalysis (Graz) erzielt und in der Fachzeitschrift „Green Chemistry“ veröffentlicht. Den Forschenden gelang es bereits, Ausgangsmaterial für ein neues Bioplastik im Grammbereich herzustellen. „Jetzt wollen wir zeigen, dass das auch im größeren Maßstab möglich ist“, so Bangert. Nun macht man sich auf die Suche nach Enzymen, die noch effektiver arbeiten.
Das Biobased Value Circle-Konsortium besteht aus vier europäischen Universitäten – Uni Graz, Universität Maastricht, RWTH Aachen und Universität von Irland Galway, einem Forschungsinstitut und neun europäischen Unternehmen, die im Rahmen des Ausbildungsprogramms jeweils Doktoranden einstellen oder Langzeitpraktika anbieten.