Technologie-Initiative „Bioraffinerien“

Mikroalgen als Rohstoff für Chemikalien

Der Konstanzer Chemiker Prof. Dr. Stefan Mecking will ein neuartiges Raffinerie-Konzept für Lipide aus Mikroalgen etablieren. Besondere Herausforderung ist die Extraktion der für die weitere chemische Umwandlung und schließlich für die industrielle Bereitstellung relevanten Stoffe. 

Konzept der Integration von Extraktion und katalytischer Umsetzung bei der Bioraffination von Mikroalgen-Biomasse zu Grundchemikalien. © AG Mecking, Uni Konstanz

In der Technologie-Initiative „Bioraffinerien“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) startet Prof. Dr. Stefan Mecking, Fachbereich Chemie der Universität Konstanz, aktuell ein neues Projekt zur perspektivischen Verwendung von Mikroalgen als Rohstoff für Chemikalien. Mit dem Ziel, ein neuartiges Bioraffinerie-Verfahren zur Erzeugung von essentiellen Plattformchemikalien zu etablieren, leistet das Konstanzer Projekt einen Beitrag zur Grundlagenforschung. Das Vorhaben wird für eine Laufzeit von drei Jahren mit einer Summe von 917 000 Euro gefördert.

Im Kontext der Entwicklung und Erforschung von nachwachsenden Rohstoffen werden Algen schon seit geraumer Zeit verfolgt. Sie verbrauchen relativ wenig Fläche, ihr Anbau konkurriert nicht mit der Nahrungsmittelproduktion und sie sind auch im Hinblick auf die Wasserqualität vergleichsweise anspruchslos. Eine Herausforderung bleibt jedoch die Effektivität der Anzucht und Aufbereitung der Algen. Eine spezielle Problemstellung dabei ist die Extraktion der für die weitere chemische Umwandlung und schließlich für die industrielle Bereitstellung relevanten Stoffe.

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„Genau hier setzt unser Projekt an“, erklärt Prof. Dr. Stefan Mecking, „Wir möchten die Gewinnung vereinfachen, indem wir den Extraktionsschritt mit den nachfolgenden chemischen Umsetzungen, mit denen man die eigentlichen Zielprodukte herstellt, möglichst weit integrieren.“ Das Forscher-Team der Universität Konstanz, das in diesem Projekt künftig zusammen arbeiten wird, plant, die Algen mithilfe von Kohlendioxid in einem einfachen und umweltfreundlichen Verfahren zu extrahieren. „Mit diesem Lösungsmittel – wie es beispielsweise auch beim Entkoffeinieren von Kaffee verwendet wird – kann man bekanntermaßen effizient die gewünschten Lipide aus den Algen extrahieren“, erläutert Stefan Mecking weiter. Die besondere Aufgabe seines Projektes wird sein, auch die nachfolgenden katalytischen Schritte direkt in diesem Lösungsmittel durchführen zu können.

Das aktuelle, zur Förderung durch das BMBF bewilligte Vorhaben hat seinen Ursprung unter anderem in der Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Peter Kroth im Fachbereich Biologie der Universität Konstanz. Das Konzept des integrierten Bioraffinerie-Verfahrens soll in der Projektlaufzeit im Labormaßstab demonstriert werden. Gelingt dies, rückt für das Projekt der Horizont der praktischen Anwendung näher: Denn mit der Abfolge ausgewählter katalytischer Reaktionen im integrativen Verfahren könnte sich zeigen, dass aus Algen potentiell die ganze Bandbreite der aktuell verwerteten chemischen Grundbausteine hergestellt werden können. Etabliert sich also im Erfolgsfall das Bioraffinerie-Konzept von Stefan Mecking und seinem Team, wäre eine Weiterentwicklung mit der Industrie der nächste Schritt.

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