Powerinsects - InsectChitin / Chitosan-Gewinnungsverfahren aus Insekten-Biomasse
Projektleiter:
Finanzierung:
BMWi/AIF;
Ausgangslage
Chitin ist 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.
Ein Verfahren zur Chitin-Extraktion aus mariner Biomasse (Krebstiere, Zooplankton) existiert bereits, allerdings ist dieses Verfahren 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.
Die Gewinnung des Chitins aus Krabbenschalen und dessen Umsetzung zu Chitosan erfolgt innerhalb von drei Haupt-Schritten: Demineralisierung, Deproteinierung, Deacetylierung. Zwischen jeden 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.
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.
Der Chitin-Gehalt von Insekten liegt zwischen 10-36% (in TS) während der der marinen Krustentiere bei 20-31% liegt. Des Weiteren sind die Bedingungen für die Säure-Behandlung (Demineralisierung) bei der Extraktion aus Insekten deutlich moderater als die bei der Extraktion aus marinen Krustentieren. Grund dafür ist der geringe Anteil an anorganischen Substanzen in den Insekten (<10%) im Vergleich zu den marinen Krustentieren (20-40%). Ggf. könnte dieser Schritt auch entfallen.
Ziel
Beabsichtigt ist die Entwicklung eines Verfahrens zur chemischen und enzymatischen Gewinnung von Chitin bzw. Chitosan aus.
Exemplarisch sollen Chitosan basierte Flockungsmittel für Fällungsprozesse in der Abwassertechnik entwickelt werden, um biologisch abbaubare Schlämme zu gewinnen.
Ferner ist beabsichtigt, diese Stoffe in sehr reinen Formen herzustellen, um sie für medizinische und andere Anwendungen einzusetzen.
Chitin ist 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.
Ein Verfahren zur Chitin-Extraktion aus mariner Biomasse (Krebstiere, Zooplankton) existiert bereits, allerdings ist dieses Verfahren 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.
Die Gewinnung des Chitins aus Krabbenschalen und dessen Umsetzung zu Chitosan erfolgt innerhalb von drei Haupt-Schritten: Demineralisierung, Deproteinierung, Deacetylierung. Zwischen jeden 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.
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.
Der Chitin-Gehalt von Insekten liegt zwischen 10-36% (in TS) während der der marinen Krustentiere bei 20-31% liegt. Des Weiteren sind die Bedingungen für die Säure-Behandlung (Demineralisierung) bei der Extraktion aus Insekten deutlich moderater als die bei der Extraktion aus marinen Krustentieren. Grund dafür ist der geringe Anteil an anorganischen Substanzen in den Insekten (<10%) im Vergleich zu den marinen Krustentieren (20-40%). Ggf. könnte dieser Schritt auch entfallen.
Ziel
Beabsichtigt ist die Entwicklung eines Verfahrens zur chemischen und enzymatischen Gewinnung von Chitin bzw. Chitosan aus.
Exemplarisch sollen Chitosan basierte Flockungsmittel für Fällungsprozesse in der Abwassertechnik entwickelt werden, um biologisch abbaubare Schlämme zu gewinnen.
Ferner ist beabsichtigt, diese Stoffe in sehr reinen Formen herzustellen, um sie für medizinische und andere Anwendungen einzusetzen.
Kooperationen im Projekt
Kontakt
Dipl.-Ing. Christian Spangenberg
Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V.
Berliner Chaussee 66
39114
Magdeburg
Tel.:+49 391 8189176
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