Pilze und andere fungale Quellen rücken zunehmend in den Fokus der Chitosan-Herstellung. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB hat eine biointelligente Prozesskette entwickelt, die insbesondere myzelhaltige Reststoffe aus der industriellen Fermentation wertschöpfend aufbereitet. Das dabei gewonnene hochreine Chitosan eröffnet vielseitige Anwendungen – von nachhaltigen Beschichtungen bis hin zu transparenten, bioabbaubaren Folien als Alternative zu erdölbasierten Kunststoffverpackungen.
Chitin ist das zweithäufigste Biopolymer der Erde – nach der pflanzlichen Cellulose. Neben Krustentieren und Insekten bilden vor allem Pilze Chitin als Strukturmaterial. In der Lebensmittelindustrie und Biotechnologie fallen weltweit jährlich Hunderttausende Tonnen pilzbasierter, chitinhaltiger Reststoffe an – etwa Myzelrückstände aus der Fermentation oder Schnittabfälle aus der Pilzzucht.
Aus Chitin kann wiederum Chitosan hergestellt werden, ein vielseitiges Biopolymer, das industriell für umweltfreundliche Beschichtungen, biologisch abbaubare Folien, feuchtigkeitsspeichernde Kosmetikprodukte, antimikrobielle medizinische Anwendungen und als Ersatz für erdölbasierte Polymere verwendet werden kann. Es zeichnet sich dabei durch allerlei Vorteile aus: Insbesondere ist es vollständig biologisch abbaubar und bietet auf diese Weise nachhaltige Alternativen in der Verpackungs-, Textil- und Chemieindustrie.
Chitin aus Pilzen: Ein ungenutztes Potenzial
Während Krabbenschalen bislang die Hauptquelle für Chitin darstellen und Insektenhäute aus der Insektenproteinherstellung zunehmend an Bedeutung gewinnen, punktet Pilzmyzel aus der industriellen Fermentation und der Pilzzucht als vegane, lokal verfügbare und gut skalierbare Alternative. Das Potenzial dieser veganen Quellen blieb bislang jedoch weitgehend ungenutzt.
Fraunhofer IGB erschließt Pilzmyzel als Chitinquelle
Das Fraunhofer IGB hat es nun erfolgreich geschafft, myzelhaltige Reststoffe aus der Pilzfermentation als vollwertige Chitinquelle zur Chitosan-Herstellung zu etablieren. Eine eigens entwickelte Bioraffinerie-Prozesskette wandelt diese Rest- und Abfallströme gezielt in hochwertige Rohstoffe um.
Eine besondere Herausforderung dabei: Im Gegensatz zu tierischen Quellen liegt Chitin in Pilzmyzel häufig an Glukane gebunden vor und erfordert daher angepasste Extraktions- und Trennverfahren. Das Fraunhofer IGB hat seine Prozesse gezielt auf diese pflanzliche Zusammensetzung abgestimmt und spezifische Analysemethoden entwickelt, um den Chitingehalt nach jedem Aufreinigungsschritt präzise zu kontrollieren.
Schonende und nachhaltige Extraktion
Um die chemisch-physikalischen Eigenschaften des Pilzchitins zu erhalten, setzt das Fraunhofer IGB auf besonders schonende Verfahren. So wird daran geforscht, besonders milde wässrige Medien oder biotechnologische Tools einzusetzen, um einerseits die Umwelt zu schonen und andererseits die vom Chitin abgetrennten Stoffe wie Glukane oder Proteine auch anderweitig verwerten zu können. Darüber hinaus werden Lösungsmittel, Reagenzien und Waschwasser zurückgeführt, um Kosten zu senken und Ressourcen zu schonen. Diese Methoden sind nicht nur schonend gegenüber dem Rohstoff, sondern auch wirtschaftlich und ökologisch vorteilhaft – ein zentrales Merkmal des Bioraffinerie-Konzepts.
Von Pilzmyzel zu hochreinem Chitosan
Durch Deacetylierung wird das aus Pilzmyzel gewonnene Chitin in wasserlösliches Chitosan umgewandelt. Durch optimierte Reaktionsbedingungen und gezielte Aufreinigungsschritte erreicht das Fraunhofer IGB inzwischen eine Reinheit von über 90 Prozent – auch bei Chitosan aus Pilzmyzel.
Das so gewonnene, vollständig vegane Chitosan besitzt dieselben herausragenden Eigenschaften wie tierisch gewonnenes: Es wirkt antibakteriell und geruchshemmend, ist filmbildend und damit ideal für Beschichtungen und Verpackungsfolien, vollständig biologisch abbaubar sowie feuchtigkeitsspeichernd, was es für die Kosmetik ebenso interessant macht wie seine Biokompatibilität für die Medizin und seine Funktionalisierbarkeit für Textilien und die Abwasseraufbereitung.
Veganes Chitosan: Nachhaltig, lokal und zukunftsfähig
Pilzbasiertes Chitosan bietet gegenüber marinen Quellen einen entscheidenden strategischen Vorteil: Die Rohstoffe sind lokal verfügbar, skalierbar und unabhängig von internationalen Lieferketten. Gleichzeitig werden fossile Rohstoffe ersetzt und Abhängigkeiten von der Fischerei- und Krustentierindustrie reduziert.
In einem gemeinsamen Projekt mit der Hochschule der Medien in Stuttgart haben wir mithilfe von biobasierten Vernetzern transparente Chitosan-Folien aus Pilzmyzel hergestellt. Diese eignen sich aufgrund ihrer Elastizität und Transparenz hervorragend als nachhaltige Einwegverpackung, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie.
Möchten auch Sie veganes Chitosan aus Pilzquellen für Ihre Produkte nutzen? Das Fraunhofer IGB berät Sie gerne und entwickelt individuelle Lösungen für Ihren spezifischen Bedarf. Sprechen Sie uns an!