Bio-Kunststoffe aus Abwässern gewinnen

Bei der Papierherstellung fallen große Mengen von belasteten Abwässern an. Sie werden bisher aufwändig in Kläranlagen gereinigt. Prof. Dr. Michael Herrenbauer von der Technischen Hochschule Mittelhessen will daraus Rohstoffe für die Kunststoffindustrie gewinnen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 250.000 Euro gefördert.

Das Forschungsteam des Gießener Fachbereichs Krankenhaus- und Medizintechnik, Umwelt- und Biotechnologie hat es auf das Lignin abgesehen, das in großen Mengen in den Abwässern der Papierindustrie enthalten ist. Lignin ist ein in die pflanzliche Zellwand eingelagertes Makromolekül und bewirkt die Verholzung der Zelle. Bei der Papierherstellung wird es aus dem Rohstoff Holz entfernt und landet im Abwasser.

„Der Rohstoff für Kunststoffe ist üblicherweise Erdöl“, so Herrenbauer. „Wir wollen ihn direkt aus biologischen Quellen gewinnen und so den Zyklus der Erdölentstehung aus Holz umgehen. Die Herstellung dieser Stoffe aus regenerativen Quellen ist gegenüber der chemischen nachhaltig und bietet Kostenvorteile gegenüber anderen Polymeren biogenen Ursprungs.“

In dem Projekt wird ein Rohrreaktor eingesetzt, in dem Titanoxid auf einer Sinterglasoberfläche aufgebracht wird. Titanoxid ist ein Halbleiter mit photokatalytischen Eigenschaften, das heißt, bei ihm werden durch Licht chemische Reaktionen ausgelöst. Die Katalysatorröhren werden von ligninhaltigem Wasser durchströmt und kontinuierlich mit Licht bestrahlt. Zwei plattenähnliche Leuchtmittel sorgen für eine gleichmäßige Bestrahlung von einer Wellenlänge zwischen 200 und 400 Nanometern. In der Folge wird das Lignin gespalten. Dabei können die gewünschten Grundstoffe – zum Beispiel Phenole – entstehen, aus denen die Chemische Industrie Kunststoffe wie etwa Nylon oder Kunstharz herstellt.

Das Gießener Forscherteam arbeitet aktuell an der Optimierung der Beschichtung der Katalysatorröhren und entwickelt Verfahren zur Bestimmung von Prozessparametern wie zum Beispiel des ph-Werts, der Salzkonzentration oder der Verweilzeit im Reaktor auf die Produktbildung. Kooperationspartner des Projekts, das bis 2013 läuft, sind Prof. Dr. Peter Czermak vom Institut für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie der TH Mittelhessen, Prof. Dr. Detlef Bahnemann, Arbeitsgruppe Photocatalysis and Nanotechnology der Universität Hannover, und mehrere Industrieunternehmen.