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Forschende der Universität Oldenburg entwickeln Bioplastik aus nachwachsenden Rohstoffen wie Grünschnitt, Heu und Algen. Das Ziel: Kunststoffe aus 100 Prozent organischen Abfällen herstellen. Das Bundesforschungsministerium (BMFTR) fördert das Projekt „EcoPBS" mit rund 2,7 Millionen Euro.
Aus Grünschnitt, Heu und Algen biologisch komplett abbaubaren Kunststoff herstellen, der für medizinische Produkte, Bauteile von Autos, Isolierungen und Verpackungen geeignet ist – das ist das Vorhaben einer neuen Nachwuchsgruppe an der Universität Oldenburg. Das Forschungsteam um die Chemikerin Dr. Melanie Walther möchte dafür ökologisch nachhaltige und anwendungsnahe Ansätze miteinander kombinieren: Geplant ist, eine kostengünstige und gleichzeitig energieeffiziente Technologie zu entwickeln, mit deren Hilfe neue Kunststoffe auf Basis von Polybutylensuccinat (PBS) entstehen, die zu 100 Prozent aus organischen Abfällen bestehen. Das Bundesforschungsministerium (BMFTR) fördert das Vorhaben „EcoPBS“ mit rund 2,7 Millionen Euro.
„Die Arbeit der neuen Nachwuchsgruppe zielt darauf ab, mit Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen eine industrietaugliche Alternative zu herkömmlichem Plastik zu bieten“, sagt Prof. Dr. Ralph Bruder, Präsident der Universität Oldenburg. „Die Förderzusage des BMFTR würdigt auch die herausragende Forschungsinfrastruktur unserer Universität auf diesem Gebiet und unterstreicht das Potenzial von ‚EcoPBS‘ für eine umwelt- und klimafreundliche Kreislaufwirtschaft.“
Biokunststoff komplett recycelbar machen
PBS ist ähnlich robust und verarbeitungsfähig wie die Kunststoffe Polypropylen und Polyethylen. Der große Unterschied: Es lässt sich gut biologisch abbauen. Bislang ist es allerdings noch nicht gelungen, vollständig biobasiertes Material herzustellen, das komplett recycelbar ist. Die Herstellungsverfahren eignen sich zudem noch nicht für die chemische Industrie. „Für eine hohe Ausbeute braucht es leicht zu kultivierende Mikroorganismen, die stabil genug sind, um in kosten- und energiearmen verfahrenstechnischen Prozessen zu bestehen“, erklärt Wirtschaftschemikerin Walther die Forschungslücke.
In drei Teilprojekten erforscht die Nachwuchsgruppe deshalb, wie das biologische Substrat in Form von Gartenschnitt und Ernteabfällen schließlich zu Bio-PBS werden kann. Die Forschenden optimieren dafür zunächst den Fermentationsprozess: Sie prüfen, wie gut sich das organische Material in einem neu entwickelten biotechnologischen Verfahren mithilfe verschiedener Mikroorganismen wandelt. Das Besondere: Das Team untersucht zwei Gärungen – die Aceton-, Butanol- und Ethanol- sowie die Bernsteinsäure-Fermentation.
Neue Herstellungsprozesse für den Biokunststoff
Das zweite Teilprojekt fokussiert sich auf das sogenannte Downstreaming, also das Reinigen des umgewandelten Materials von Fremdstoffen. Die Forschenden wollen dabei die organische Verbindung n-Butanol zu 1,4-Butandiol veredeln – also zu einem zweiwertigen Alkohol, der ein wichtiger Rohstoff für Kunststoffe ist. Mithilfe von Prozesssimulationen und Methoden des maschinellen Lernens überprüfen sie, wie sich die Stoff- und Energiebilanzen verbessern lassen.
Um störende Stoffe herauszulösen und so erstmalig komplett biobasiertes PBS zu erhalten, wird auch eine Spezialchemikalie benötigt. In den Grundzügen haben die Forschenden diese bereits entwickelt und ein Patent dafür angemeldet. Im Rahmen des dritten Teilprojekts wollen sie diese Technologie weiter verfeinern. Ein Ziel ist auch, die bei der Produktion von Bio-PBS entstehenden Rückstände zur Produktion von regenerativem Strom und Wärme zu nutzen, womit sich die Laboranlagen betreiben lassen. Mithilfe digitaler 3D-Modelle und dem vollständig biobasierten PBS wollen die Forschenden schließlich erste anwendbare Produkte erzeugen – beispielsweise Verpackungen und medizinisches Material.
Kooperation mit externen Partnern und Universitäten.
Melanie Walther kommt neu an die Universität Oldenburg, um die Nachwuchsgruppe aufzubauen. Unter ihrer Leitung werden ein Postdoktorand und drei Doktoranden und Doktorandinnen forschen. Sie studierte Wirtschaftschemie an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, wo sie 2016 ihren Bachelor- und 2018 ihren Masterabschluss erwarb. 2023 promovierte sie im Bereich organischer Funktionsmaterialien an der Universität Bremen. Ihre PostDoc-Phase schloss sich daran an, ebenfalls im Bereich der Organischen Chemie.
Derzeit gibt es an der Universität Oldenburg insgesamt neun derartige drittmittelgeförderte Gruppen. Mit ihnen sollen herausragende und hochqualifizierte Nachwuchskräfte wie Walther auf dem Weg zur Professur oder einer anderen wissenschaftlichen Leitungsfunktion gefördert werden. An dem Vorhaben „EcoPBS“ sind als assoziierte universitäre Partner beteiligt: die Hanze University of Applied Sciences (Groningen, Niederlande), die University of Twente (Enschede, Niederlande) und die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Weitere Kooperationspartner sind der Garten- und Landschaftsbau Oeltjen (Westerstede), das Forschungsinstitut Fair-Fusion (Emmen, Niederlande) und der Kunststoffanbieter Biovox (Darmstadt).
Dr. Melanie Walther, Tel.: 0441/798-3845, E-Mail: melanie.walther@uol.de
https://uol.de/chemie/forschung/nachwuchsgruppe-dr-melanie-walther
Dr. Melanie Walther und Team prüfen, wie gut sich organisches Material mithilfe verschiedener Mikroo ...
Quelle: Matthias Knust
Copyright: Universität Oldenburg / Matthias Knust
Um erstmalig komplett biobasiertes PBS zu erhalten, braucht es eine Spezialchemikalie. Die Forschend ...
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Lehrer/Schüler, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler, jedermann
Biologie, Chemie, Umwelt / Ökologie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsprojekte, Kooperationen
Deutsch
Dr. Melanie Walther und Team prüfen, wie gut sich organisches Material mithilfe verschiedener Mikroo ...
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Um erstmalig komplett biobasiertes PBS zu erhalten, braucht es eine Spezialchemikalie. Die Forschend ...
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