Ziel des Projektes ist es, mittels digitaler Automatisierung regionale Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie mikrobiell in biologisch abbaubare Biopolymere der Produktklasse der Polyhydroxyalkanoate (PHA) umzuwandeln. PHAs werden von vielen Bakterien als Reservestoffe für Kohlenstoff und Energie gebildet und sind aufgrund der Materialeigenschaften in vielen Bereichen als Biokunststoff einsetzbar. Zentrale Komponente dieses Projektvorhabens ist die Entwicklung einer digitalen Automatisierung mittels intelligenter modellbasierter Prozessführungsstrategien, die eine flexible, bioökonomische und wettbewerbsfähige Produktion von Biopolymeren trotz variabler Reststoffverfügbarkeit (Substratbedingungen) ermöglicht. Die Kopplung eines Algenprozesses mit einem bakteriellen Produktionsprozess führt zu Synergien, die es ermöglichen ein großes Spektrum anfallender Reststoffe und natürlicher Ressourcen (Licht, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid (CO2)) zu nutzen. Dies leistet langfristig einen Beitrag zur Substitution erdölbasierter Kunststoffe im Bereich der Verpackungsindustrie.
Innerhalb des Verbundprojektes „Digitalisierte biotechnologische Produktion von Biopolymeren aus Reststoffen mittels intelligenter model-basierter Prozessführung“ übernimmt die Hochschule Merseburg unter der Leitung von Frau Prof. Dr. -Ing. Beate Langer, die wissenschaftlichen Analysen der Rohpolymere hinsichtlich der Aspekte Materialeigenschaften, nachhaltige Wirtschaftlichkeit, Life-Cycle-Analysis und Sustainable Process Index. Hierzu werden die Rohpolymere umfassenden chemischen, biologischen, physikalischen und mechanischen Analysen unterzogen. Die Life-Cycle-Analysis (LCA) basierend auf dem Sustainable Process Index (SPI) wird den „ökologischer Fußabdruck“ der Polymerproduktion für C. necator und die Alge bestimmen. Dafür werden alle messbaren Emissionen und Ressourcen (Fläche für Landnutzung, Fläche für nicht erneuerbare Materialien, Fläche für nachwachsende Rohstoffe, Fläche für fossilen Kohlenstoff, Fläche für Emissionen in Boden, Wasser und Luft) für die Berechnung herangezogen. Die Analyse der nachhaltigen Wirtschaftlichkeit einer Polymerproduktion mittels C. necator und/oder Alge, ist für eine langfristige erfolgreiche Implementierung in den Industriemaßstab zwingend erforderlich. Weiterhin soll ein Demonstrator, z. B. in Form einer Folie und/oder Beschichtung, als ein typisches Anwendungsbeispiel in der Verpackungsindustrie erstellt werden. Dieser Demonstrator soll umfangreichen folien- und/oder beschichtungstypischen chemischen, physikalischen und mechanischen Analysen unterzogen werden. Die erhaltenen Ergebnisse sollen mit der Performance von am Markt etablierten, erdölgestützten Produkten (wie Verpackungsfolien auf der Basis von Polyethylen) verglichen werden.
Fachbereich: INW
Akronym: DIGIPOL
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Julia Beate Langer, Kunststofftechnik/Polymerwerkstoffe
Fördermittelgeber: Investitionsbank Sachsen-Anhalt (Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung)
Fördersumme: 241.251,00 € (Gesamtprojektvolumen 1,9 Mio.€)
Laufzeit: 01.03.2019 – 31.12.2021
Kooperationspartner:
- Otto von Guericke Universität Magdeburg, Institut für Automatisierungstechnik
Lehrstuhl Systemtheorie und Regelungstechnik (Projektkoordinator)
Lehrstuhl Automatisierungstechnik und Modellbildung
- Hochschule Anhalt
Angewandte Biotechnologie und Prozesstechnik