Viehfutter und Kraftstoff aus Abwasser

Biotech­nolo­gen der Uni­ver­sität Tübin­gen arbeit­en an der Wiederver­w­er­tung von Abfall­stof­fen. Ihr Ziel: ein nach­haltiger Stoffkreislauf.

Wis­senschaftler haben einen Prozess entwick­elt, mit dem sich Sauer­molke, ein Abfall­pro­dukt der Her­stel­lung von bes­timmten Milch­pro­duk­ten, weit­er­ver­wen­den lässt, ohne dass zusät­zliche Chemikalien einge­set­zt wer­den müssen. Pro­fes­sor Lars Angenent vom Zen­trum für Ange­wandte Geowis­senschaften der Uni­ver­sität Tübin­gen und inter­na­tionale Kol­legin­nen und Kol­le­gen set­zten lediglich Kul­turen ver­schieden­er Mikroor­gan­is­men ein, ähn­lich denen im men­schlichen Darm, dem soge­nan­nten Mikro­biom. Das daraus ent­standene Bio-Öl könne als Tier­fut­ter oder nach Weit­er­bear­beitung als Kraft­stoff für Flugzeuge ver­wen­det wer­den, so das Ergeb­nis. Die Studie wurde im Fachjour­nal Joule veröffentlicht.

Für jeden Liter Milch, der in die Her­stel­lung von Pro­duk­ten wie Quark und griechis­chem Joghurt oder Frischkäse geht, entste­hen in der Fab­rik zwei Liter soge­nan­nte Sauer­molke als Abfall­pro­dukt. Diese kann wegen des hohen Säurege­halts nicht in großen Men­gen an Tiere ver­füt­tert wer­den. Sie ist noch reich an organ­is­chen Stof­fen wie Milchzuck­er und muss entsorgt oder auf land­wirtschaftlichen Flächen aus­ge­bracht werden.

In der Studie unter­sucht Lars Angenent, Hum­boldt­pro­fes­sor für Umwelt­biotech­nolo­gie an der Uni­ver­sität Tübin­gen, wie sich Sauer­molke in wiederver­w­ert­bare Pro­duk­te umwan­deln lässt. Er nutzte dafür einen Biore­ak­tor mit ver­schiede­nen Bak­te­rienkul­turen, ein soge­nan­ntes Reak­tor-Mikro­biom. „Dieses Mikro­biom ist eine offene Kul­tur, in der sich auch Bak­te­rien von außer­halb ansiedeln kön­nen, ähn­lich dem Mikro­biom in unserem Darm. Eine Ster­il­i­sa­tion des Biore­ak­tors oder des Abwassers ist deshalb nicht nötig“, erk­lärt er. „Bes­timmte Bak­te­rien wer­den dann selek­tiert und der Prozess so gelenkt, dass wertvollere organ­is­che Stoffe mit län­geren Kohlen­stof­fket­ten entstehen.“

Angenent erläutert den Prozess im Detail: „Wir haben nacheinan­der zwei Tanks mit unter­schiedlichen Tem­per­a­turen einge­set­zt. Im ersten, auf 50 Grad Cel­sius erhitzten Tank wan­delte das Mikro­biom Zuck­er in Säure als Zwis­chen­pro­dukt um ‒ die gle­iche Säure, die entste­ht, wenn Milch sauer wird. Im zweit­en Tank set­zte das Mikro­biom bei 30 Grad Cel­sius die vorhan­de­nen Stoffe in Pro­duk­te mit sechs bis neun Kohlen­stof­fen in ein­er Rei­he um.“ Angenents Tübinger Forschungs­gruppe zur Umwelt­biotech­nolo­gie unter­suchte danach auch, welche Bak­te­rien sich in den offe­nen Kul­turen ange­siedelt hatten.

Das neue ent­standene Pro­dukt kön­nte zur Füt­terung von Tieren einge­set­zt wer­den und durch seine antimikro­biellen Eigen­schaften sog­ar der Vor­beu­gung von Tierkrankheit­en dienen. Nach Bear­beitung in ein­er Raf­finer­ie ließe sich damit auch Kraft­stoff für Flugzeuge pro­duzieren, sagte der Wis­senschaftler. Weil das Pro­dukt aus dem Biore­ak­tor-Mikro­biom viel Kohlen­stoff enthalte, entwick­le es ölige Eigen­schaften und könne leichter vom Wass­er getren­nt wer­den, in dem es hergestellt wurde. Danach müsse das Öl gere­inigt und in ein­er Raf­finer­ie weit­er­ver­ar­beit­et wer­den. „Wir stellen somit Bio-Öl aus bak­terieller Pro­duk­tion her.“ Das Inno­v­a­tive daran sei, dass für den Prozess keine anderen kohlestof­fre­ichen Chemikalien ver­wen­det wer­den müssten, das Abwass­er allein reiche aus. Bis­lang habe man die Her­stel­lung von Stof­fen mit lan­gen Kohlen­stof­fket­ten nur durch Zugabe teur­er Chemikalien erreicht.

Die Pro­duk­tion von Bio-Öl gehört zur Entwick­lung ein­er Kreis­laufwirtschaft, die alle Abfall­pro­duk­te in wertvollere Stof­fen recycelt. „Eine Kreis­laufwirtschaft kann nur dann wirk­lich nach­haltig sein, wenn die Energie aus erneuer­baren Quellen kommt und der Kohlen­stoff für Chemikalien aus Kohlen­diox­id und anderen kohlen­stoffhalti­gen Abfällen wie Sauer­molke“, sagt Angenent. Nun müsse unter­sucht wer­den, wie andere Abwäss­er eben­so in nüt­zliche Chemikalien ver­wan­delt wer­den könnten.