PLAntCycle

Laufzeit: 01.10.2022-30.09.2025
Fördermittelgeber: BMBF „FH-Kooperativ“ Förderkennzeichen:13FH115KX1

Ausgangssituation:

Milchsäure ist ein vielseitiges, nachhaltiges Plattformmolekül für die Lebensmittel- und Chemieindustrie, insbesondere für die Herstellung der Biokunststoffs Polylactide (PLA bzw. Polymilchsäure). Zur Produktion wird aktuell hauptsächlich der biogene Produktionsweg über die anaerobe Fermentation von stärkereichen Rohstoffen verfolgt. Das geschieht in speziellen Fermentern, in denen sich optimale Bedingungen über Temperatur, Nährstoffangebot, pH-Wert, Sauerstoffgehalt etc. einstellen lassen. Als Ausgangsstoff dienen Produkte wie Maisstärke oder Zuckerrohr. Die hohen Kosten dieser Rohstoffe und ihre konkurrierende Verwendung als Lebens- und Futtermittel limitieren derzeit Produktion und Vermarktung des Biokunststoffs.

Das Projekt:

Im Projekt PLAntCycle soll unter der Leitung von Prof. Tippkötter in Zusammenarbeit der BioVT, des Instituts NOWUM-Energy (beide FH Aachen) und des Unternehmens BluCon Biotech GmbH ein Prozess entwickelt werden, in welchem aus Stroh als Ausgangsstoff das Plattformmolekül Milchsäure entsteht. Dazu werden im Projekt verschiedene mechanische und thermische Vorbehandlungsmethoden wie der Organosolv-Prozess getestet, um Cellulose und Hemicellulose zu extrahieren. In einem weiteren Schritt erfolgt die enzymatische Hydrolyse, gefolgt von der mikrobiellen Umsetzung. Neben der Skalierbarkeit und Untersuchungen zur Verwertung der Nebenprodukte soll auch der Transfer auf weitere bisher ungenutzte Rohstoffe erfolgen. Um eine wirtschaftlich Gesamtbewertung erstellen zu können, werden parallel zu den Laborversuchen Energie- und Massenbilanzen sowie Kosten- und Lebenszyklusanalysen erstellt.

Ziele:

Ziel des Projekts ist die kostengünstige Bereitstellung von Polymilchsäure (PLA) aus einer breiten Auswahl pflanzlicher Rohstoffe. Aus einem konsolidierten Bioprozess wird so ein Biokunststoff hergestellt. Die vorbehandelten Rohstoffe dienen als Substrat für einen innovativen mikrobiellen Prozess, mit dem gleichzeitig pflanzliche Polysaccharide in Monosaccharide hydrolysiert und diese in Milchsäure, das Monomer der PLA, konvertiert werden können. Dabei werden die beiden Zuckerarten Glucose und Xylose gleichermaßen nutzbar gemacht. Zum Erreichen des Ziels wird die mechanische und thermische Vorbehandlung von Stroh optimiert. Hierbei soll das Optimum eines minimalen Energie- und Materialeinsatzes unter höchstmöglicher Produktivität gefunden werden.