Extrem widerstandsfähige Bakterien produzieren Kunststoff aus Abwasser
Statt in Kläranlagen könnten Abwässer künftig in Bioraffinerien landen. Dort produzieren Bakterien, die extreme Umweltbedingungen lieben, Biokunststoffe und Lebensmittelfarben aus dem, was sich im Abwasser tummelt. Wiener Wissenschaftler stellen die Technik auf der Hannover Messe vor.
Die Wissenschaftlerin Nicole Mahler mit einer Abwasserprobe, aus der wertvolle Stoffe wie Kunst- und Farbstoffe gewonnen werden können. Die Ingenieure der TU Wien arbeiten dabei mit Mikroorganismen, die auch widrigste Lebensumstände überstehen.
Foto: TU Wien
Abwässer landen in der Kläranlage. Hier verwerten Mikroorganismen die Inhaltsstoffe. Das kostet Energie, etwa zum Pumpen und Umrühren. Nur ein Teil davon wird in Form von brennbarem Gas wiedergewonnen. Das empfindet Professor Christoph Herwig als reine Verschwendung. Der Leiter des Instituts für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien möchten aus dem Abwasser mit Hilfe von Biorektoren Wertstoffe Wertstoffe gewinnen – Carotinoide etwa, das sind Farbstoffe, die die Lebensmittelindustrie nutzt.
Hitze und Kälte machen Bakterien nichts aus
Produzenten sind die wohl merkwürdigsten Mikroorganismen der Welt, halophile Bakterien, die sich in für Menschen extrem feindlichen Umgebungen wohlfühlen, bei Temperaturen von mehr als 100 Grad Celsius, in Lösungen, die eine vielfach höhere Konzentration an Salz aufweisen als Meerwasser, in starken Säuren oder Laugen und bei Temperaturen weit unter Null Grad Celsius. Ändern sich diese extremen Umweltbedingungen sterben diese Mikroorganismen.
Abwasser im Klärbecken: Ingenieure der TU Wien haben ein Verfahren entwickelt, um mit Hilfe von Mikroorganismen beispielsweise Kunststoffe aus Abwasser herzustellen.
Quelle: Envia
Heute werden sie industriell bereits genutzt, um beispielsweise Zusatzmittel für Kosmetika zu produzieren. Die Ausbeute ist allerdings noch verbesserungsbedürftig. „Für uns ist es entscheidend, die physiologischen Prozesse in unseren Bioreaktoren auf mechanistische Weise zu verstehen“, sagt Herwig.
„Wenn man genau sagen kann, wie die Wirkungsmechanismen ineinandergreifen, kann man den Prozess viel besser weiterentwickeln und für die industrielle Produktion nutzbar machen.“ In Bioraffinerien könnte eine Vielzahl von Wertstoffen aus Abwässern und biologischen Rohstoffen gewonnen werden.
Kunststoffgewinnung aus höllischer Brühe
Herwigs Team arbeitet vor allem mit Bakterien, die industrielle Abwässer mit ph-Werten zwischen fünf und elf lieben, also eine leicht saure bis stark basische Lösung. Damit nicht genug. Sie verkraften zusätzlich einen 25-prozentigen Salzanteil. Aus einer derart höllischen Brühe gewinnen die Bakterien bis zu 95 Prozent der enthaltenen Wertstoffe.
Bioreaktor mit halophilen Bakterien an der TU Wien: Diese überleben bei Temperaturen von mehr als 100 Grad Celsius, in Lösungen, die eine vielfach höhere Konzentration an Salz aufweisen als Meerwasser, in starken Säuren oder Laugen und bei Temperaturen weit unter Null Grad Celsius.
Quelle: TU Wien
„Die extremen Halophilen liefern sogar Polyhydroxybuttersäure, ein biologisch abbaubares Polymer mit ähnlichen Eigenschaften wie Kunststoff, der heute aus Erdöl hergestellt wird“, sagt Herwig. Die Technik will die TU Wien nun erstmals einem großen Publikum vom 13. bis 17. April auf der Hannover Messe präsentieren.
Halophile Bakterien finden sich in der Natur etwa in Salzseen in Wüstengebieten, in Verdunstungsbecken, in denen aus Meerwasser Meersalz gewonnen wird, und an heißen Quellen mit schwefelhaltigem Wasser in der Tiefsee.
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