Nachhaltige Herstellung von Milchsäure aus Lebensmittelreststoffen

Um Milchsäure ressourcenschonend und regional aus Reststoffen zu produzieren, startet ein Team der FH Münster gemeinsam mit der Firma Huntmann GmbH & Co KG das Forschungsprojekt „OptiMi“.

Um Milchsäure herzustellen, wird bisher eigens dafür Biomasse wie zum Beispiel Zuckerrohr angebaut – der Hauptproduzent ist der asiatische Raum. Um die organische Säure zukünftig CO2-, ressourcenschonender und regional herzustellen, entwickelt ein Forschungsteam der Hochschule ein Fermentationsverfahren für Reststoffe der Lebensmittelindustrie. Wie das zunächst im Labormaßstab gelingt, ergründen Prof. Dr. Elmar Brügging, Marion Schomaker und Sören Kamphus vom Fachbereich Energie – Gebäude – Umwelt gemeinsam mit der Firma Huntmann GmbH & Co KG, einem Reststoffverwerter mit Sitz in Westerkappeln, im Forschungsprojekt „OptiMi“. Das Projekt soll die optimalen Betriebsbedingungen für die Milchsäuregärung ergründen und eine Datengrundlage für einen Scale-up schaffen.

Der Hintergrund: Die Nachfrage nach Milchsäure steigt, etwa bei Chemieunternehmen, der Kosmetik- und Pharmaindustrie. Auch der Bio-Kunststoff PLA – Polylactid – lässt sich daraus erzeugen. Um die organische Säure herzustellen, werden organische Verbindungen von den Milchsäurebakterien zu Milchsäure abgebaut. „Die Reststoffe – sprich Lebensmittelabfälle – der Lebensmittelproduzenten verwerten wir bisher als Tierfutter, mit sinkender Nachfrage, oder energetisch in der Biogasanlage“, sagt Jörg Huntmann. Mit der Idee, diese stofflich zu verwerten und als Ausgangssubstanz für die Milchsäureproduktion zu nutzen, kam der Geschäftsführer der Huntmann GmbH & Co KG auf das Forschungsteam von Brügging zu. „Wir sprechen hier von sehr hochwertigen Reststoffen. Bioökonomisch ist die stoffliche Verwertung der energetischen vorzuziehen“, erklärt Kamphus, Leiter der Arbeitsgruppe Abwasser und Umwelttechnik im Forschungsteam. Mit der Milchsäuregärung lässt sich perspektivisch ein deutlich höherer Umsatz erzielen, als es mit der energetischen Nutzung über Biogasanlagen möglich ist. „Das macht das Verfahren für Unternehmen wirtschaftlich interessant“, sagt Huntmann.  

Ziel ist es, mit geringer Zusatzstoffbeigabe eine möglichst hohe Ausbeute an Milchsäure aus den Reststoffen zu produzieren und ein effizientes Verfahren zu finden, die Milchsäure von der Fermentationsbrühe zu trennen. Auch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nehmen sich die Projektingenieur*innen vor.  

Das Vorhaben mit einer Laufzeit von zwei Jahren wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert. Reststoffe zu verwerten schließt den Stoffkreislauf und spart CO2, die regionale Produktion halte die Transportwege kurz. Ein besonderes Augenmerk legt das Projekt auf die Kreislaufführung: „Wir werden den gesamten Prozess in den Blick nehmen, um Stellschrauben für ein vollumfänglich kreislauffähiges Verfahren auszumachen“, erklärt Forschungsteamleiter Brügging. In Folgeprojekten möchte das Team auch für die bei der Fermentation anfallenden Reststoffe und Nebenprodukte Absatzwege entwickeln. Auch die Fermentationsbrühe ließe sich vergären und energetisch nutzen, nennt Brügging ein Beispiel. „Wir sehen großes Potenzial für die weitere Forschung, die Möglichkeiten sind vielfältig und ein wichtiger Baustein in der Bioökonomiestrategie der Bundesregierung.“

Die Firma Huntmann liefert die Reststoffe – zunächst Teigwaren – schockgefroren auf kurzem Lieferweg von Westerkappeln ins Labor unserer Hochschule nach Steinfurt. „Damit beginnen wir, die Prozessbedingungen für die Gärung einzustellen und verschiedene Stämme der Milchsäurebakterien zu testen“, erklärt Schomaker, Leiterin des Labors für Umwelt- und Abwassertechnik, die ersten Schritte. Die Versuche wird das Team in Fünfzehn-Liter-Fermentern fahren. „Für anschließende Forschung stellen wir uns eine Pilotanlage im Kubikmeterbereich und größeren Maßstäben vor.“

Quelle: Pressemeldung FH Münster

Bilder © FH Münster