26.02.2013

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Kohlendioxid wird zum wertvollen Rohstoff

Wissenschaftler der RWTH Aachen sind an zwei vom BMBF geförderten Innovationsinitiativen für die industrielle Biotechnologie beteiligt.

Fossile Brennstoffe sind endlich. Daher unterstützt die Bundesregierung den Umbau der Wirtschaft von einer erdöl- zu einer biobasierten Industrie mit der „Innovationsinitiative industrielle Biotechnologie“. Hier kooperieren federführend Industrieunternehmen mit einigen akademischen Forschungseinrichtungen. Bei zwei der drei vom Bundesministerium für Bildung und Forschung jüngst ausgewählten strategischen Allianzen ist die Aachener Biologie und Biotechnologie (ABBt) dabei. Beteiligt seitens der RWTH Aachen sind Prof. Dr. Ulrich Schwaneberg vom Institut für Biotechnologie, Prof. Dr.-Ing. Lars Blank vom Institut für Angewandte Mikrobiologie sowie der Chemiker Prof. Dr. Alexander Böker vom DWI an der RWTH Aachen e.V. und vom Lehrstuhl für Makromolekulare Materialien und Oberflächen. Sie erhalten für die bewilligten Projekte 2,5 Millionen Euro Fördermittel insgesamt in den nächsten Jahren.

Von Lacken bis zu Kosmetikprodukten
Die Allianz „Zero Carbon Footprint“ verfolgt das Ziel, kohlenstoffreiche Abfälle wie Klärschlämme, Abwässer oder Rauchgas biotechnologisch so zu veredeln, dass sie wieder als werthaltige Rohstoffe in der Industrie eingesetzt werden können. Zu den 21 Partnern gehört die RWE Power AG, die Stromerzeugungstochter des RWE-Konzerns. Für den Energieversorger bietet die Kooperation die Möglichkeit, gemeinsam beispielsweise mit der Zwingenberger Brain AG oder dem RWTH-Institut für Angewandte Mikrobiologie an der biotechnologischen Veredelung des klimaschädlichen CO2 zu forschen. Das Know-how der Analyse von mikrobiellen Stoffwechselleistungen kommt aus Aachen: „Als Verwerter von Kohlendioxid eignen sich bestimmte Mikroorganismen. Diese verändern wir durch das so genannte Metabolic Engineering, so dass sie das klimaschädliche Kohlendioxid in hochwertige Bausteine für vielfältige Materialien umbauen“, berichtet Lars Blank. Darunter befinden sich Bausteine für Grundchemikalien, die in der Industrie unter anderem zur Herstellung von Automobil- und Industrielacken, Klebstoffen sowie Körper- und Haarpflegeprodukten verwendet werden.

„Flüssige Teflonschicht“ für funktionelle Textilbekleidung
Die zweite Allianz mit RWTH-Beteiligung trägt den Titel „Funktionalisierung von Polymeren“. In dieser Forschungskooperation beschäftigen sich die Wissenschaftler unter anderem mit der Frage, wie synthetische Fasern in Sport- oder Outdoorbekleidung für ihre jeweilige Funktion optimiert werden können. „So können durch bestimmte Proteine, die wir auf das Textilgewebe aufbringen, Pigmente oder Kapseln an die Faser gebunden werden. Sie expandieren nach dem Nähvorgang und dichten so die Nähte permanent ab. Andere Pigmente sorgen im Waschvorgang dafür, dass die Textilien farbecht bleiben“, so Ulrich Schwaneberg. Auf diese Weise lassen sich Nähte von Kleidung und Schuhen ohne lösemittelhaltige Chemikalien wasserundurchlässig machen oder Textilien dauerhaft ausrüsten. Einen weiteren Vorteil gegenüber der chemischen Imprägnierung sieht der Biologe im äußerst umweltfreundlichen Herstellungsverfahren: „Die Protein-Hybride werden wie flüssiges Teflon durch einfaches Eintauchen der Garne in einem Wasserbad bei Raumtemperatur aufgezogen“, erklärt Schwaneberg. Momentan werden nach Aussagen des Lehrstuhlinhabers bei der industriellen Herstellung von einem Kilo Faden etwa zehn Kilogramm Kohlendioxid freigesetzt. Insbesondere das Einfärben und die chemische Funktionalisierung der Garne seien äußerst energie- und wasserintensiv, betont Schwaneberg: „Daher ist es von großer wirtschaftlicher und umweltpolitischer Bedeutung, biotechnologische Verfahren zu entwickeln, die beim Färben und Veredeln der Textilien ohne hohe Temperaturen auskommen.“

Aachener Biologie und Biotechnologie (ABBt):
Biologie und Biotechnologie spielen in einer biobasierten Wirtschaft eine Schlüsselrolle für große gesellschaftlichen Herausforderungen in der Gesundheitswirtschaft, Energieversorgung (Biobasierte Treibstoffe), Chemie-, Nahrungsmittel-, Waschmittel-, Leder- und Papierindustrie. In den letzten drei Jahren hat sich die Aachen Biologie und Biotechnologie (ABBt) über sechs Berufungen neu aufgestellt mit Forschungsschwerpunkten in der Sicherung von Biomasse, der mikrobiellen und molekularen Transformation und im Bereich der Zoologie-/Bionikforschung. Zudem ist die ABBt an verschiedenen Forschungsverbünden wie etwa dem Bioeconomy Science Center oder an den DFG-Graduiertenschulen SeleCa und BioNoCo beteiligt.

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