Wertstoffe durch Biokonversion

Die GMBU e.V. beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Gewinnung von Wertstoffen durch Biokonversion. Unter anderem können dazu Abfallstoffe als Ausgangsmaterialien dienen, die wieder zu Produkten oder Rohstoffen zur Weiterverarbeitung umgesetzt werden, aber auch andere Materialien können als Substrate gewinnbringend umgewandelt werden.

Ein allgemein bekanntes Verfahren der biologischen Umwandlung ist die Kompostierung, jedoch sind nicht alle Materialien für diesen Prozess geeignet. Zur Überprüfung der Bioabbaubarkeit, beispielsweise von neuartigen Biokunststoffen, werden bei der GMBU e.V. Kompostierungsversuche durchgeführt und das Kompostierungsverhalten der eingesetzten Stoffe bewertet.

Neben einer sinnvollen Abfallverwertung ist ein Augenmerk auf die Nutzung von effizienten Einsatzstoffen zur Energieerzeugung gerichtet. Dabei leisten anaerobe und aerobe Abbauverfahren einen wesentlichen Beitrag. Verlässliche Tests, auf dessen Entwicklung sich die GMBU e.V. spezialisiert hat, sind dabei unerlässlich. Der Prozess der Biogasbildung wird durch viele Faktoren beeinflusst, jedoch ist es oft zeitaufwändig und kostenintensiv solche Einflüsse auf konventionellem Weg gezielt zu untersuchen. Mit dem „GärOnA“ hat die GMBU e.V. ein kompaktes und flexibles System zur kontrollierten Durchführung von Gärtests mit Online-Analytik im Labormaßstab entwickelt, welches ermöglicht das Biogasbildungspotenzial und somit die Effizienz eines Substrats unter den vorherrschenden Bedingungen zu bestimmen.

In besonderem Maße tragen Biogasanlagen zur Erzeugung von Wärmeenergie in Blockheizkraftwerken (BHKW) bei. Ist jedoch ein BKHW nicht in Betrieb, ist die Wärmeversorgung unterbrochen. Um eine Biogasanlage dennoch zu einem zuverlässigen Wärmelieferanten zu machen, arbeitet die GMBU e.V., zusammen mit ihren Partnern, der bue-Anlagentechnik GmbH und der Hochschule Magdeburg-Stendal, im Projekt „ThermoFlex“ an einer Lösung zur kontinuierlichen Wärmebereitstellung durch Integration eines thermophilen Nachgärverfahrens.

Als Abfallprodukt des Biogasprozesses entstehen Gärreste, welche immer noch ein Potenzial zur Verwertung bieten. Im Projekt „Pyrobiogas“ erforscht die GMBU e.V. unter anderem in Kooperation mit dem Institut für Nichtklassische Chemie e.V. (INC) und der Halleschen Wasser und Stadtwirtschaft (HWS) die Pyrolyse und die hydrothermale Karbonisierung (HTC) solcher und anderer Reststoffe. Ebenso Kunststoffe, Essensreste und Klärschlamm sollen dabei zur Gewinnung von Wertstoffen und Energie in Form von Pyrolysekoks, Pyrolyseöl, HTC-Kohle und Synthesegas genutzt werden.

Auch im Bereich der Abwasserbehandlung verfügt die GMBU e.V. über ein umfangreiches Know-how. Bei dem in Deutschland überwiegend angewendeten Prozess handelt es sich um das Belebtschlammverfahren, bei dem unerwünschte Reststoffe durch Mikroorganismen entfernt werden.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Gewinnung, Prozessoptimierung und anschließende Applikation unterschiedlicher Biopolymere.

Biopolymere stellen eine wesentliche Grundlage des Lebens auf unserer Erde dar. Sie dienen als Energiespeicher, besitzen strukturelle Bedeutung, wirken im Stoffwechsel, wehren schädigende Einflüsse aktiv ab, speichern und vermitteln Information. Durch den Menschen werden Biopolymere sowohl als native Polymere als auch als biobasierte Polymere verwendet. Ein wichtiger Punkt der Applikation von Biopolymeren ist die Herstellung von Arzneimitteln und Medizinprodukten sowie der Einsatz in der Kosmetikindustrie. Im Fokus der GMBU e.V. standen dabei sowohl Hyaluronsäure als auch Levan.

Hyaluronsäure wird sowohl in allen höheren Lebewesen synthetisiert als auch in einigen Bakterien, wobei die Polymere strukturell identisch sind. Gegenstand des Forschungsvorhabens „Hyaluronsäure“ waren sowohl die fermentative Herstellung von Hyaluronsäure, ihre Präparation und Reinigung als auch die Isolation hochmolekularer Fraktionen (>1,0 MDa) und die Weiterverarbeitung zu Wundauflagen unter Einbeziehung von des Biopolymers Chitosan als Strukturkomponente.

Levan ist ein Fructan, welches ein Biopolymer aus Fruktose-Molekülen mit einer endständigen Glucose-Einheit darstellt. Innerhalb des mit öffentlichen Mitteln geförderten Projektes „SucroLevan“ wurde ein technisches Verfahren zur Präparation von Levan unter Einsatz einer mit gentechnischen Methoden erzeugten Levan-Sucrase entwickelt und optimiert, wobei eine möglichst hohe Molmasse erzeugt werden sollte.