EcoWashCycle - "Nachhaltige Produktion von waschaktiven Inhaltsstoffen durch biologische Konversion von Müllereireststoffen"

Abstract

Ökologisch zertifizierte Wasch- und Reinigungsmittel müssen strenge Standards einhalten die jeglichen Einsatz von petrochemischen Substanzen oder gentechnisch veränderten Materialien verbieten und fordern einen möglichst hohen Einsatz von bio-Rohstoffen. Insbesondere die Verwendung von Palm-und Kokosöl, deren Gewinnung mit der Regenwaldabholzung und damit einhergehender Verlust von Biodiversität assoziiert wird, soll in der nächsten Produktgeneration eliminiert werden. Im Vergleich zu konventionellen Wasch- und Reinigungsmitteln ist die Waschleistung von ökologisch zertifizierten Produkten niedriger, da bestimmte Additive, besonders in Waschmitteln (Farbübertragungsinhibitoren, Vergrauungsinhibitoren, waschaktive Enzyme) durch ihren petrochemischen Ursprung oder ihre Gewinnung durch gentechnisch veränderte Materialien nicht verwendet werden dürfen. EcoWashCycle hatte die Aufgabenstellung, eine innovative, abfallfreie Bioraffinerie zur Umsetzung von Mühlennebenprodukten zu Enzymen, Seifen und Tensiden als maßgeschneiderte Inhaltsstoffe für ökologisch zertifizierbare Wasch- und Reinigungsmittel zu entwickeln, der geplante Ablauf ist in Abbildung 1 dargestellt. Durch die Generierung eines hochwertigen Produktspektrums aus Mühlennebenprodukten sollte der ökologischen Wert von öko-zertifizierten Wasch- und Reinigungsmittelformulierungen durch die Abschaffung von tropischen Ölen als Rohstoff erhöhen. Die Standards von ökologisch zertifizierten Wasch- und Reinigungsmitteln verbieten die Nutzung von Enzymen, Seifen oder Tensiden die mit gentechnisch veränderten Materialien hergestellt wurden. Diese regulatorische Vorgabe stellt ein signifikantes und grundlegendes Risiko dar, da natürliche mikrobiologische Stämme oft Nebenprodukte produzieren und die Produktivität sehr niedrig sein kann. Um diese technologischen und auch ökonomischen Risiken abzumildern müssen alle Zwischenprodukte und Endprodukte sinnvoll genutzt werden und außerdem die in Frage kommenden Bakterienstämme gescreent und selektiert werden und durch geeignete Prozessoptimierung die Ausbeute erhöht werden. Daher war geplant, zunächst alle grundlegenden biotechnologischen Prozesse im Labormaßstab zu erarbeiten und die optimierten Prozesse dann in einem Scale-up in einen technischen Maßstab zu überführen, um die entsprechenden ökonomischen und ökoeffizienten Daten zu ermitteln. Ziel war die Herstellung erster Prototyp-Waschmittel im technischen Maßstab die bereits zur Produktzertifizierung genutzt werden können. Die Lipidproduktion aus Ölhefen des Projektpartners TUM-WSSB war im kleinen Maßstab erfolgreich. Die erhaltenen Hefeöle wurden bei Remsgold verseift. Als Vorbereitung wurden verschiedene Referenzöle zunächst im Labormaßstab erfolgreich verseift. Mit Kokosfett wurde ein Scale-up bis zur Herstellung von 800 kg Seife erfolgreich durchgeführt. Bei entsprechender Verfügbarkeit kann auch ein Scale-up der Hefeölverseifung erfolgen. Die Ausbeuten und die Qualität der Seifen sind gut und relativ konstant. Die Ergebnisse zur Evaluierung der Hefeölseife in Wasch- und Reinigungsmittelrezepturen sind sehr gut und zeigen, dass Hefeölseife prinzipiell in Wasch- und Reinigungsmittel eingearbeitet werden kann. Bei den Mustern TUM_6, TUM_7 und TUM_8 konnten deutliche Amylasenaktivitäten nachgewiesen werden, die allerdings in der Gegenwart von Waschmittel deutlich absinken. Hier wäre eine Stabilisierung des Enzyms zur Verwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln notwendig. Datei-Upload durch TIB