Forscher machen aus Krabben-Schalen-Abfall Polyamid

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Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Biover- fahrenstechnik (IGB)

Bakterien säubern die Krebsschalen

Um die Verwesung sowie eine Kontamination mit gefährlichen Mikroorganismen zu verhindern, wurden neue Verfahren zur Vorbehandlung der Abfälle entwickelt: Wesentlich sind dabei die Entfernung der Fleischrückstände sowie die sogenannte „Freisetzung“ des Chitins. Irische Chibio-Partner nutzen dazu zwei neu entdeckte Bakterienstämme, die das Chitin durch Fermentation schonend freisetzen.

Je nach Herkunft variiert die Ausbeute

Der optimierte Prozess kombiniert chemische und biotechnologische Schritte und ermöglicht eine auf die Krabbenschalen bezogene Chitinausbeute zwischen 13 und 14 % bei europäischen sowie von 16 bis 18 % bei den asiatischen Schalen, die weniger Kalziumcarbonat enthalten. Die exakte Zusammensetzung der Schalen ist dabei größtenteils artspezifisch und schwankt regional sowie saisonal. Der Chitingehalt der im Projekt untersuchten Rohstoffe lag zwischen 14 und 30 %. Die separierte Protein- und Lipidfraktion wurde in der Abteilung Umweltbiotechnologie und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart auf ihr Potenzial zur Biogasgewinnung untersucht. Bei der organischen Abfallfraktion im Batchverfahren wurden in 5 bis 15 Tagen gute Biogasausbeuten zwischen 460 und 900 ml/g organischer Trockenmasse erzielt.

Mikroorganismen und Enzyme helfen dem Prozess

Um das makromolekulare (langkettige) Chitin und die Freisetzung von Saccharid-Monomeren zu erreichen, wurden neue Mikroorganismen und Enzyme gesucht. Wie bei der Spaltung von Cellulose, bedarf es dazu vieler verschiedener Enzymaktivitäten, die optimiert und aufeinander abgestimmt werden mussten. Der norwegischen Projektgruppe um Prof. Vincent Eijsink und Kollegen der Abteilung Molekulare Biotechnologie am Fraunhofer-IGB ist es dabei gelungen, verschiedene chitinolytische Enzyme aus neuartigen Bakterienstämmen zu gewinnen [2]. Mit dem tschechischen Unternehmen Apronex wurden Verfahren entwickelt, um die benötigten Enzyme in technischen Mengen und rekombinant bereitzustellen. Das Chitin aus europäischen Schalenabfällen kann nun rein enzymatisch zu diversen Zuckerderivaten abgebaut werden. Nach weiterer Prozessoptimierung steht damit künftig eine grüne und wirtschaftliche Variante zur chemischen Chitinspaltung bereit.

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