Tenside auf Basis biogener Ausgangsprodukte, also Biotenside, sind ein Wachstumsmarkt der Bioökonomie, die Rohstoffquellen sind jedoch begrenzt. Deshalb ist es zielführend, neue biogene Rohstoffquellen aus Abprodukten zu erschließen und zu verwerten. Die Zielstellung des Forschungsvorhabens lag in der Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines Tensidsystems auf der Basis von ausgelaugten Zuckerrübenschnitzeln, welche bei der Zuckerherstellung als Nebenprodukte anfallen. Die in den Schnitzeln enthaltenen Zellwandbestandteile, wie z. B.Cellulose, waren durch enzymatische Hydrolyse aufzuschließen. Eine anschließende chemische Reaktion sollte die freigesetzten Saccharide mit Fettsäuren oder Fettsäuremethylestern verknüpfen. Tenside auf Basis natürlicher Rohstoffe müssen diverse technologische Eigenschaften besitzen, wie gute Löslichkeit sowie eine schnelle und vollständige Abbaubarkeit, und sie dürfen keine toxischen Eigenschaften aufweisen. Die Verwendung von ausschließlich natürlichen Ausganskomponenten sollte dies gewährleisten. Das Gesamtverfahren war so zu konzipieren, dass es den Produktionsbedingungen des Kooperationspartners Greibo-Chemie GmbH entsprach. Daraus ergaben sich folgende Aufgabenstellungen:
1. Entwicklung eines Verfahrens zur enzymatischen Hydrolyse von Zellwandbestandteilen,
2. Entwicklung eines optimalen Verfahrens zur Herstellung von Zuckertensiden,
3. Sicherstellung der biologischen Unbedenklichkeit,
4. Übertragung des Verfahrens in einen technologischen Prozess.
DieVerfahrensentwicklung für die enzymatische Hydrolyse der Zuckerrübenschnitzel konnte durch den Einsatz von Cellulasen und Pektinasen erfolgreich umgesetzt werden. Hierbei wurden verschiedene Enzyme auf ihre Anwendbarkeit überprüft. Es konnte eine Vorzugsrezeptur formuliert werden, welche bereits erste Maßstabsvergrößerungen durchlief. Eine Übertragung in den technischen Maßstab ist möglich. Hierfür besteht Optimierungsbedarf, da der enzymatische Abbau nur Konzentrationen im Bereich von 15 g/L Kohlenhydrat freisetzt, was für eine wirtschaftliche Gewinnung der Kohlenhydrate zu gering ist. Versuche, die gewonnenen Zucker auszukristallisieren, zeigten noch keine Erfolge. Für die Synthese der Tenside wurde ein Verfahren auf Basis von Saccharose entwickelt,welches bei erhöhten Temperaturen unter Einwirkung eines basischen Katalysatorsdie Zucker und die Fettsäuren verknüpft. Der Einsatz eines Emulgators verbessert die in Suspension stattfindende Reaktion. Scale-up-Versuche zeigten die Übertragbarkeit in den technischen Maßstab. Synthesen mit Zuckern aus dem enzymatischen Hydrolysat führten nicht zum Ziel. Der Nachweis der Umweltverträglichkeit konnte noch nicht abschließend erbracht werden.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Herstellung von Tensiden auf der Basis von natürlichen Kohlenhydraten unter den Bedingungen bei der Greibo-Chemie gelingen kann, weitere Entwicklungsarbeiten werden vorangetrieben.
Programm: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektträger: AiF Projekt GmbH
Kooperationspartner: Greibo-Chemie GmbH, Velten
Ansprechpartner IASP: M. Eng. Jan-Kersten Schmidt
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