SusPackaging – Kosteneffiziente Produktion von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) zur Herstellung maßgeschneiderter nachhaltiger Verpackungen für die Kosmetikbranche

Die Verschmutzung der Umwelt mit Kunststoffen und die Anhäufung von Mikroplastik in den Meeren ist längst in das öffentliche Bewusstsein gerückt. Aufgrund einer gestiegenen Nachfrage durch die Verbraucher suchen Kosmetik‑ und Lebensmittelindustrie nach umweltverträglichen Verpackungsalternativen.

Das Projekt SusPackaging hat sich zum Ziel gesetzt, eine grüne Wertschöpfungskette für die Produktion von biobasierten und biologisch abbaubaren Verpackungsmaterialien aufzubauen. Im Zentrum stehen Polyhydroxyalkanoate (PHA), die ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche Kunststoffe aufweisen, aber biologisch abbaubar sind. Die Biopolymere werden von Bakterien als intrazelluläres Speichergranulat synthetisiert, das ihnen als Kohlenstoff‑ und Energiequelle dient und bis zu 90 Prozent der Biotrockenmasse ausmachen kann. Im Vergleich zu herkömmlichen, aus Erdöl gewonnenen Polymeren sind PHAs derzeit aufgrund der hohen Produktions‑ und Aufarbeitungskosten noch nicht wettbewerbsfähig.

Das Fraunhofer IGB hat im Projekt die Herstellung verschiedener molekularer PHA‑Varianten durch Selektion und Isolierung von Mikroorganismen evaluiert, die mit nachhaltigen Kohlenstoffquellen wachsen, etwa Methan (aus der Biogasproduktion), Zuckern aus Cellulosen und Hemicellulosen (aus forst‑ und landwirtschaftlichen Reststoffen) sowie Glycerin (aus der Biodieselproduktion). Zudem wird ein hocheffizienter, lösungsmittelfreier Ansatz für das Downstream Processing der Biopolymere entwickelt. Hierzu haben wir die Druckwechseltechnologie (pressure change technology, PCT) für den Zellaufschluss und den Einsatz von überkritischen Fluiden für die Stoffextraktion angepasst. Die physikalisch‑chemischen Eigenschaften der gewonnenen PHAs und ihre Korrelation zu den Qualitätsanforderungen sowie eine ökologische und ökonomische Potenzialanalyse werden in Zusammenarbeit mit unseren Projektpartnern untersucht.