Insektenbioraffinerie Bioabfälle für Insekten eröffnen neue Wege zu Plattformchemikalien

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Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Biover- fahrenstechnik (IGB)

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Am Fraunhofer IGB in Stuttgart wurde erfolgreich eine Insektenbioraffinerie aufgebaut: In dieser verwerten die Larven der Schwarzen Soldatenfliege organische Reststoffe und Bioabfälle und produzieren dabei begehrte Wertstoffe, z. B. für die Chemieindustrie.

Wohin mit überlagerten Lebensmitteln und Bioabfällen aus Gastronomie und Biotonne? Jedenfalls muss nicht zwangsläufig alles einfach nur als Biomüll entsorgt und beispielsweise kompostiert werden. Was nicht mehr essbar ist, lässt sich trotzdem sinnvoll als Ressource nutzen. Möglich machen es die Larven der Schwarzen Soldatenfliege: Sie vertilgen die Abfälle nicht einfach nur, sie produzieren bei ihrem Wachstum Wertstoffe, die für die Industrie interessant sind − Proteine, Fette oder Chitin, aus denen Folgeprodukte hergestellt werden können. Am Fraunhofer IGB in Stuttgart wurde im Projekt „InBiRa“ in den vergangenen drei Jahren erstmals eine Insektenbioraffinerie aufgebaut, um die Mast, Verarbeitung und Verwertung der Insekten im Pilotmaßstab zu erforschen.

Projektleiterin Dr.-Ing. Susanne Zibek, die am Fraunhofer IGB die Arbeitsgruppe Bioprozessentwicklung im Innovationsfeld Industrielle Biotechnologie führt, zieht nach drei Jahren intensiver Forschungsarbeit Bilanz: „Mit unserer Insektenbioraffinerie können wir überlagerte Lebensmittel und Bioabfälle als Rohstoff für hochwertige technische Produkte nutzen und damit erstmals eine heimische Quelle für kurzkettige Fette erschließen, die tropische Fette in vielen Anwendungen ersetzen könnten.“

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Was passiert in der Bioraffinerie?

Im Rahmen der Konferenz ging Zibek insbesondere auf die Komplexität der aufgebauten Pilotanlage ein. „Grundsätzlich ähnelt das Prinzip einer Bioraffinerie dem einer klassischen Erdölraffinerie“, so die promovierte Chemieingenieurin. „Auch hier wird ein Rohstoff mit komplexer Zusammensetzung in seine einzelnen Bestandteile aufgetrennt.“ In der InBiRa-Anlage werden alle benötigten Prozessschritte im Pilotmaßstab abgebildet. Das beginnt bei der Mast der Larven (dem Farming), geht über die Trennung der Fett- und Proteinfraktion (Primärraffination) weiter und reicht bis zu deren Umwandlung zu den jeweils gewünschten Zwischenprodukten (Sekundärraffination).

Während der drei Jahre Projektlaufzeit wurden alle Schritte intensiv durchgeführt und ausführlich evaluiert. „Dafür haben wir ca. 20 Prozesseinheiten definiert, verfahrenstechnisch für die vorhandenen Stoffströme ausgelegt und schließlich für die Pilotanlage am IGB angeschafft − daran zeigt sich schon die Komplexität des Verfahrens“, erläutert Zibek.

Technische Produkte nachhaltig herstellen

Konkret entstehen am Ende chemische Grundstoffe – sogenannte Plattformchemikalien – für Kraftstoffe, Kosmetika, Reinigungsmittel, Kunststoffe oder auch Pflanzendünger. Die Liste der möglichen Endanwendungen ist lang. Die Insektenbioraffinerie birgt also ein enormes Potenzial für die erfolgreiche Transformation hin zu einer kreislaufbasierten Bioökonomie, wie sie etwa in der Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg angestrebt wird.

Da Baden-Württemberg auf bioökonomische Ansätze setzt, um nachhaltiger zu werden, war das Interesse der Landespolitik − und auch darüber hinaus − entsprechend groß. Allen voran nahmen Vertreterinnen und Vertreter aus dem Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, dem Landesministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz sowie von der Europäischen Kommission an der Abschlusskonferenz teil.

Das Umweltministerium Baden-Württemberg förderte den Aufbau der InBiRa-Anlage am Fraunhofer IGB mit Mitteln des Landes und des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), die im Rahmen des EFRE-Programms „Bioökonomie – Bioraffinerien zur Gewinnung von Rohstoffen aus Abfall und Abwasser – Bio-Ab-Cycling“ vergeben wurden.

Stimmen aus der Politik

So zeigte sich Dr. Andre Baumann, Staatssekretär im Umweltministerium, beeindruckt von dem, was in den vergangenen drei Jahren an dem Forschungsinstitut in Stuttgart entstanden ist: „Ich habe dieses Projekt mit großem Interesse verfolgt und bin begeistert von den heute vorgestellten Forschungsergebnissen. Es zeigt deutlich: Eine Insektenbioraffinerie birgt ein großes Potenzial für die Herstellung vielfältiger und hochwertiger Produkte und bietet damit interessante Wertschöpfungsoptionen.“ Der Umweltstaatssekretär unterstrich die Bedeutung des Systemansatzes für die Kreislaufführung von Stoffen: „Die zirkuläre Bioökonomie leistet schon heute einen wichtigen Beitrag, um die großen gesellschaftlichen Herausforderungen bei der Ressourcensicherheit und der Rohstoffknappheit bewältigen zu können. Als Land unterstützen wir diesen Prozess sehr gerne – sowohl mit finanziellen Förderungen wie beispielsweise für das InBiRa-Projekt, aber auch mit der Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie oder unserem Einsatz für die Ausgestaltung der passenden regulatorischen Rahmenbedingungen.“

Dass die Mittel aus dem EFRE-Programm gut eingesetzt wurden, bestätigt auch Nicolas Gibert-Morin, der als Vertreter der EU zur InBiRa-Konferenz in die schwäbische Landeshauptstadt angereist war. „Die Europäische Kommission unterstützt mit dem EFRE gerne Projekte wie die Insektenbioraffinerie: hoch innovativ, kreislauforientiert und ressourceneffizient. Wir freuen uns über den erfolgreichen Abschluss des Projektes und sind gespannt, wie es weitergeht, hoffentlich bald mit einem marktreifen Produkt.“, so der Leiter des Referats REGIO F.2, Generaldirektion Regionalpolitik und Stadtentwicklung (DG Regio), der EU-Kommission.

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