Auf dem BMBF-Onlineportal Bioökonomie.de ist ein umfangreiches Dossier zum Thema CO2 als Rohstoff erschienen. Dieses beleuchtet biotechnologische Ansätze für die CO2-Verwertung und stellt relevante Wirtschaftsakteure, Forschungsprojekte und Förderinitiativen auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrieproduktion vor – darunter auch mehrere Vorhaben mit Beteiligung des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.
Auf Bioökonomie.de, einer Onlineplattform des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, werden im Themendossier »Biotechnologisches CO₂-Recycling« biotechnologische Ansätze für die CO₂-Verwertung beleuchtet:
Das Fraunhofer IGB arbeitet an fünf Fraunhofer-Projekten mit, die in dem Dossier aufgegriffen werden.
CELBICON – Kosteneffiziente Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in Chemikalien
Das Projekt CELBICON hatte zum Ziel, neue »CO2-to-chemicals«-Technologien zu entwickeln. Mit diesen soll CO2 zu einem entscheidenden Baustein einer zukünftigen klima- und ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft werden. Im Rahmen des Vorhabens hat das IGB gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie bereits eine mögliche Prozesskette entwickelt und validiert: Durch eine Kombination von elektrochemischer und biotechnologischer Umwandlung gelang es dem Forscherteam, aus dem aus der Luft adsorbierten Treibhausgas CO2 einen wertschöpfenden terpenoiden Farbstoff herzustellen.
eBioCO₂n − Stromgetriebene CO2-Konversion durch synthetische Enzymkaskaden zur Herstellung von Spezialchemikalien
Im Projekt eBioCO2n geht es um die Erschließung von CO2 als Rohstoff für Syntheseverfahren in der chemischen Industrie, um diese klima- und ressourceneffizienter zu machen. Der Clou ist der Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu diesem Zweck. Hierfür arbeitet das Innovationsfeld Bioinspirierte Chemie am Fraunhofer IGB gemeinsam mit weiteren Partnern im Projekt eBioCO2n zusammen. Das Ziel ist, einen neuartigen modularen elektrobiokatalytischen Prozess zu entwickeln, bei dem CO2 stromgetrieben mithilfe von elektronenübertragenden Biokatalysatoren fixiert wird und weitere enzymatische Umsetzungsschritten zur Herstellung von Feinchemikalien folgen. Gefördert wird das Vorhaben durch das Max-Planck-Kooperationsprogramm der Fraunhofer-Gesellschaft.
EVOBIO – Evolutionäre bioökonomische Prozesse
Im Rahmen von EVOBIO forscht das IGB an der integrativen Nutzung von Stoffströmen zur Herstellung optimierter Materialien für innovative Produkte in bioökonomischen Prozesskreisläufen. Damit befasst sich das Institut mit dem Problem, dass weltweit Wertschöpfungs- und Produktionsprozesse zu schädlichen Emissionen und nicht verwertbaren Abfällen und Abwässern führen. Das EVOBIO-Projektteam hat hierzu neue Verfahrenskonzepte entwickelt, mit denen Stoffströme in bioökonomischen Prozesskreisläufen vollständig und rückstandsfrei genutzt werden können, um Produkte nachhaltiger und ressourcenschonender herzustellen: So wird die Kläranlage zur Gemüsefarm, aus Abfällen zurückgewonnene biobasierte Stoffe verhindern in Lebensmittelverpackungen oxidativen Verderb oder liefern auf Funktionstextilien wasserabweisende Schichten, die weder Mensch noch Umwelt belasten.
FuTuReS − Ökonomische und ökologische Bewertung eines Bioraffinerieansatzes zur Produktion von Fucoxanthin und EPA
Die Kieselalge Phaeodactylum tricornutum ist der Star im Projekt FuTuReS, denn sie kann mit wenig Eintrag begehrte Wertstoffe wie Fucoxanthin oder die Omega-3-Fettsäure Eicosapentaensäure (EPA) produzieren. Dazu wird die Alge in Photobioreaktoren kultiviert und dann in einer Bioraffinerie weiterverarbeitet. Das IGB entwickelt im Rahmen von FuTuReS gemeinsam mit universitären Forschungspartnern transdisziplinär entsprechende Bioraffinerie-Prozesse im Pilotmaßstab, um zu untersuchen, unter welchen Bedingungen und für welche Zwecke sich die Algenkultivierung lohnt. Nach zwei Projektjahren zieht das Forschungsteam eine positive Bilanz: Der Schlüssel liegt in der richtigen Auswahl der Wertstoffe und der Nutzung von künstlichem Licht.
ShaPID − Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization
Die chemische Industrie steht dringenden globalen Herausforderungen in den Bereichen Klimaschutz, Energie- und Ressourceneffizienz gegenüber. Auch aus Gesellschaft und Politik werden Rufe nach einer grünen, nachhaltigen Chemie immer lauter. Aus diesem Grund hat die Fraunhofer-Gesellschaft das Leitprojekt ShaPID ins Leben gerufen. Dessen Ziel ist, Produktionsprozesse in der Chemieindustrie unabhängiger von fossilen Rohstoffen zu machen und stattdessen eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung zu etablieren.