Um welche Polymere handelt es sich?

Bei Polyhydroxyalkanoaten (PHAs) handelt es sich um eine Stoffklasse von mikrobiell hergestellten Polyestern. Biologisch gesehen haben diese die Funktion eines Kohlenstoffspeichers. Registriert ein Mikroorganismus Kohlenstoff, während der Mangel an einem anderen Element ihm am Wachstum hindert, lagert er den vorhandenen Kohlenstoff im Zellinneren als Polymer ein, was seine Wettbewerbsfähigkeit gegenüber anderen MOs erhöht. Daher ist diese Fähigkeit im Mikrobenreich weit verbreitet. Dies machen wir uns zu Nutze, um mit geeigneten Bakterien diverse Ausgangsstoffe zu vielseitigen PHAs umzusetzen. Das spezifische PHA und damit das Eigenschaftsprofil ist hierbei stark vom Substrat und dem Produzenten abhängig, was uns ermöglicht, Polymere für verschiedene Anwendungsbereiche zu entwickeln. Hierbei wird vor allem zwischen kurzkettigen Monomeren (scl-PHAs) und mittelkettigen PHAs (mcl-PHAs) unterschieden, wobei hier Fokus auf der Entwicklung des scl-Copolymers Polyhydroxybutyrat-Co-Hydroxyvalerat (PHBV) liegt. Dies ist durch seine heterogene Komposition weniger kristallin als das spröde Grundpolymer Polyhydroxybutyrat (PHB) und damit elastischer. PHAs finden potenzielle Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Pharmazeutika (Biofilm, Arzneimittelträger, Implantate), in der Verpackungsindustrie als Folien und Papierbeschichtungen sowie in landwirtschaftlichen Abdeckfolien.

Welche Aufgaben werden vom IGVP übernommen?

In BW2Pro beschäftigt sich das IGVP mit drei großen Themenblöcken:

• Das Prozesswasser der Thermodruckhydrolyse wird auf seine Eignung als Ausgangsstoff für die PHA Produktion getestet. Hierbei wird neben Wachstums- und Toxizitätsversuchsreihen im Mikrobioreaktorsystem vor allem der Anteil an volatilen Fettsäuren untersucht.

• Ein Produktionsprozess für PHAs mit erhöhtem Hydroxyvalerat-Anteil wird hochskaliert, um ausreichend Mustermengen für die Etablierung eines Produkts zu erhalten. Der erhöhte HV-Anteil, welcher das Polymer flexibel und dehnbar macht, wird hierbei durch den Einsatz nachhaltig produzierbarer Ausgangsstoffe erreicht.

• Der State-of-the-art bei der Aufreinigung von PHAs greift auf halogenierte Lösemittel zurück. Dies will das IGVP durch den Einsatz grüner Lösemittel ändern, um die PHA-Produktion tatsächlich als nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Plastikarten etablieren zu können.