08/2018, Laufende FuE-Projekte

Chitosan-Gewinnungsverfahren aus Insekten-Biomasse

  • Förderprogramm: ZIM KF (BMWI)
  • Laufzeit: 01.07.2018 – 30.06.2020
  • Projektpartner:
    • Reptile Food Handels- & Zucht GmbH
    • Calbe Chemie GmbH

Ausgangslage

Chitin ist nach Cellulose das zweithäufigste, vorkommende Biopolymer, das vornehmlich in Insekten und marinen Krustentieren zu finden ist. Starke polare Wechselwirkungen machen das Chitin gegenüber hoch konzentrierten Chemikalien zwar sehr widerstandsfähig, aber somit auch die Gewinnung sehr aufwendig. (Türck, 2014)

Im Jahr 2011 wurden weltweit  1600t gereinigtes Chitin (aus mariner Biomasse) gewonnen, wobei Japan der Hauptproduzent war. Aufgrund der vielfältigen Auswahl an Produkten (Reinheit, Qualitäten) bewegt sich der Preis bei 10-1000$ pro Kg. (Türck, 2014)

Das existierende Verfahren zur Chitin-Extraktion aus mariner Biomasse (Krebstiere, Zooplankton) ist nicht sehr effizient (geringe Ausbeuten: Chitin ca. 6%, Chitosan 2,5%) und umweltschonend. Wegen der intensiveren Nutzung mariner Ressourcen und deren potentiellen ökologischen und sozialen Begleiterscheinungen, muss die Nachhaltigkeit des Biokunststoffes Chitosan, aus mariner Biomasse, kritisch betrachtet werden. (Lindenthal, Schlaak, & Siefert, 2010)

Die Gewinnung des Chitins aus Krabbenschalen und dessen Umsetzung zu Chitosan erfolgt innerhalb von drei Haupt-Schritten: Demineralisierung, Deproteinierung, Deacetylierung. (Rigby, 1936) Zwischen jedem einzelnen Haupt-Schritt ist mindestens ein Waschschritt notwendig, was die Aufbereitung zusätzlich aufwendiger macht. Blickt man auf die relativ niedrigen Produktausbeuten wird klar, dass in diesem Bereich ein hoher Entwicklungsbedarf besteht.

Der Chitin-Gehalt mariner Krustentiere liegt bei 20-31% und ist etwa vergleichbar mit denen der Insekten, der zwischen 10-36% (in TS) liegt. Die Bedingungen für die Säure-Behandlung (Demineralisierung) bei der Extraktion aus Insekten sind aber deutlich moderater als die bei der Extraktion aus marinen Krustentieren. Grund dafür ist der geringere Anteil an anorganischen Substanzen in den Insekten (<10%) im Vergleich zu den marinen Krustentieren (20-40%), (Kaya, Erdogan, Mol, & Baran, 2014b), deshalb könnte die Säurebehandlung eventuell entfallen.

Ziel

Beabsichtigt ist die Entwicklung eines Verfahrens zur chemischen und enzymatischen Gewinnung von Chitin bzw. Chitosan aus Insekten-Biomasse. Exemplarisch sollen Chitosan basierte Flockungsmittel für Fällungsprozesse in der Abwassertechnik entwickelt werden, um biologisch abbaubare Schlämme zu gewinnen. Ferner ist beabsichtigt, die gewonnenen Stoffe in sehr reiner Form herzustellen, um sie für medizinische und andere Anwendungen einzusetzen.

Ergebnisse

Das Projekt ist z.Zt. in Bearbeitung.

 

Literaturquellen:

Kaya, M., Erdogan, S., Mol, A., & Baran, T. (2014b). Comparison of chitin structures isolated from seven Orthoptera species. International Journal of Biological Macromolecules 72 (2015), S. 797-805.

Lindenthal, W., Schlaak, M., & Siefert, E. (April 2010). Nachwachsender Rohstoff aus dem Meer – Vom Abfall zum Wertstoff. GIT Laborfachzeitschrift.

Rigby, G. (1936). Patentnr. 2,040,879. United States of America.

Türck, O. (2014). Stoffliche Nutzung nachwachsener Rohstoffe – Grundlagen, Werkstoffe, Anwendungen. Wiesbaden: Springer Fachmedien.

 

Bildquelle: Prof. Dr. Hans-Jörg Ferenz

Zurück
  • Haben Sie konkrete Fragen oder wünschen Sie ein Gespräch? Sagen Sie es uns: Kontakt - Weitere interessante Projekte finden Sie in unserem Forschungsbericht! Download
INNOVATIONSNETZWERK FAVA-NET
Aktuelles