Forschung

Projektziel: Den Reststoff der Insektenzucht zu einem hochwertigen Dünger mit integriertem mikrobiellem System zu entwickeln. In den nächsten Jahren wird erwartet, dass die Produktion von Insekten drastisch ansteigen wird, da der Bedarf an alternativen Proteinquellen steigt. Der Vorteil an Insekten besteht darin, dass diese in der Zucht verhältnismäßig zu anderen Nutztieren wenig Platz verbrauchen und einen weit aus wenigeren Anteil an Klimaschädlichen Emissionen verursachen. In Anbetracht des „Zero-Waste“- Kontextes und der Notwendigkeit, einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft zu leisten, ist es notwendig alle Bestandteile der Insekten, einschließlich ihrer Nebenprodukte zu verwerten. Eines aus der Insektenzucht erzeugtes Nebenprodukt ist der Frass, welcher aus den nicht Umgesetzten Futterquelle und den von Mehlwurm erzeugten Kot besteht. Dieser hat aufgrund seiner raschen Mineralisierung und seines hohen Gehaltes an leicht verfügbaren Nährstoffen ein hohes Potential, um teilweise oder vollständig konventionelle NPK-Dünger zu ersetzten. Nutzen für das Unternehmen Threepoint GmbH: Dieser alternative Weg zur Resstoffaufwertung der Insekten verbessert einerseits den Wertstoffkreislauf der Mehlwurmzucht und stellt eine Möglichkeit dar um in naher Zukunft einen nachhaltigen Dünger bereit zu stellen, welcher nicht nur eine Nährstoffversorgung dient, sondern auch die Diversität im Boden erhöht.

Ausgangssituation: Die Proteins4future GmbH hat seit 2022 eine Mehlwurmzucht aufgebaut. Die Zucht wird im ersten Jahr eine Produktion von 24 t an lebenden Mehlwurm produzieren, es werden voraussichtlich daraus 217 kg an Häuten anfallen. Problemstellung: Die Häute bestehen zum Großteil aus Chitin, welches zur Zeit mit der enthaltenden Weizenkleie (Futter für Mehlwürmer) nach der Produktion separiert und als Dünger in der Landwirtschaft angeboten wird. Während einerseits eine landwirtschaftliche Ausbringung dieses Produktes im Sinne der Kreislauswirtschaft als positiv zu bewerten ist, so könnte dieses Abfallprodukt der Mehlwurmzucht eine Möglichkeit darstellen um daraus Chitosan zu gewinnen. Chitosan wird zum jetzigen Zeitpunkt großteils aus Krabbenschalen gewonnen, welches Verunreinigungen wie Schwermetalle enthalten kann. Dieses Biopolymer ist universal einsetzbar wie zum Beispiel in der Pharma- oder in der Lebensmittelbranche. Jedoch benötigt es hier ein Polymer, welches nicht durch Verunreinigungen belastet ist. Die Mehlwurmzucht eröffnet einen neuen Weg und Möglichkeiten, hochwertiges Chitosan aus Insekten zu gewinnen. Im Rahmen des Forschungsvorhaben soll daher herausgefunden werden, wie sich aus den Mehlwurm-Häuten (Chitin) und Käfern das Biopolymer Chitosan aufschließen lässt und des weiteren soll herausgefunden werden in welchen Stadion der Mehlwurmentwicklung es am sinnvollsten ist dieses Biopolymer zu extrahieren. Projektziel: Das Biopolymer Chitosan aus unterschiedlichen Stadien der Mehlwurmentwicklung aufzuschließen und somit ein Polymer mit hoher Qualität zu gewinnen. Nutzen für das Unternehmen: Dieser alternative Weg zur Gewinnung von Chitosan ermöglicht es einerseits den Wertstoffkreislauf der Mehlwurzucht zu verbessern und andererseits ein hochwertiges Biopolymer für die Pharmaindustrie zu produzieren. Somit können höhere Verkauspreise erzielt werden (im Vergleich zur Düngemittelproduktion). Im Gegensatz zu Chitosan aus Krabbenschalen enthält Chitosan aus Mehlwurmhäuten keine Allergene sowie Schwermetalle. Dies eröffnet neue Absatzwege in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Ziel des FURIOUS-Projekts ist die Entwicklung neuartiger, vielseitiger Polymere auf der Basis von 2,5-FDCA, um das Portfolio biobasierter innovativer Monomaterialien zu erweitern, die als Ersatz für herkömmliche Kunststoffe vorgeschlagen werden. Die Materialien werden aus chemischer Sicht so konzipiert, dass sie eine Reihe von Zieleigenschaften erfüllen, die für drei anspruchsvolle Anwendungen erforderlich sind, bei denen andere Biokunststoffe nicht alle Anforderungen erfüllen oder herkömmliche Kunststoffe noch weit verbreitet sind: biomedizinische und elektronische Verpackungen (bei denen Sterilisationsbeständigkeit und hohe Barriereeigenschaften erforderlich sind), der Automobilsektor (bei dem UV-Witterungsbeständigkeit und intrinsisch-antibakterielle Eigenschaften das Hauptmerkmal sind) und Unterwassergeräte (bei denen Photoreaktivität und biologische Abbaubarkeit in Meerwasser erforderlich sind). Um dieses Ziel zu erreichen, werden alle bekannten Synthesestrategien eingesetzt, wobei besonderes Augenmerk auf die Nutzung umweltfreundlicher Verfahren, auf Polymere mit geringer Umweltbelastung während des gesamten Lebenszyklus und auf die Minimierung der Produktionskosten gelegt wird. Die Vielseitigkeit von PURIOUS-Materialien wird auch im Hinblick auf ihre Verarbeitbarkeit bewertet, ein weiteres obligatorisches Merkmal, das für die tatsächliche Markteinführung geprüft werden muss. Dabei werden sowohl etablierte Technologien wie Spritzguss und Extrusion als auch innovativere Verfahren wie Elektrospinning, 3D-Druck und Stereolithographie validiert. Nicht zuletzt wird die intrinsische Recyclingfähigkeit der neuen Furan-basierten Polymere sowohl für ein umweltfreundlicheres und mechanisches Recycling als auch für neuartige enzymatische Recyclingstrategien untersucht. Im Falle von Verpackungen wird auch die Kompostierbarkeit bewertet, während die biologische Abbaubarkeit von Unterwassersensoren in der Meeresumwelt geprüft wird, was eine der wichtigsten geforderten Eigenschaften von Polymeren ist. Die innovativen Ergebnisse von FURIOUS werden zur Entwicklung einer Datenbank für Nachhaltigkeit durch Design beitragen, die zur Bewertung und Vorhersage der Leistung neuartiger Materialien und zur Ableitung einer Reihe von Leitlinien für die Endanwendung verwendet wird.die den Erwartungen der Kunden entsprechen, auch auf wirtschaftlicher Ebene.