Forschende am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) haben ein biobasiertes und funktionalisiertes Flockungsmittel namens LaChiPur entwickelt, mit dem sich Abwässer mit komplexen Inhaltsstoffen effizient aufreinigen lassen. Dabei sorgt das Enzym Laccase in einer Matrix aus Chitosan zusätzlich dafür, dass toxische Phenole aus dem Wasser entfernt werden. Zur Entfernung von Huminstoffen in der Trinkwasseraufbereitung oder zur Aufbereitung von Prozesswasser in der Papierherstellung kommen häufig anorganische Metallsalze zum Einsatz, etwa Eisen- oder Aluminiumsulfate und -chloride, ebenso bei der Fällung von Phosphor in kommunalen Kläranlagen.
Teilweise werden zusätzlich polymere Flockungsmittel, aus fossilen Rohstoffen hergestellte synthetische Polymere, hinzugeben. So liege der Nachteil herkömmlicher Methoden auf der Hand, berichtet das Fraunhofer-Institut. Aufgrund der zugesetzten Chemikalien oder Polymere könne der resultierende Schlamm nicht weiterverwendet, sondern müsse aufwendig entsorgt werden.
Aus diesem Grund setzen Forschende am IGB auf natürliches und vollständig biologisch abbaubares Chitosan, das aus dem nachwachsenden Rohstoff Chitin gewonnen wird, der als strukturelle Komponente in den Schalen von Krustentieren, Panzern und Häuten von Insekten und in Pilzen enthalten ist. Chitin gilt, nach der aus Pflanzen stammenden Cellulose, als das zweithäufigste natürliche Polymer auf der Erde.
Funktionalisierung des Chitosans mit Laccase
Tatsächlich werde Chitosan auch heute schon zur Klärung von Schwimmbecken und Teichen angeboten. Die Fraunhofer-Forscher gehen aber einen Schritt weiter und funktionalisieren Chitosan zusätzlich mit dem Enzym Laccase, das in vielen Pflanzen, aber auch in Pilzen und Bakterien, zu finden ist. In der Natur sind Laccasen an der Vernetzung aromatischer Monomere zu Lignin wie auch an dessen Abbau beteiligt. Ihre Eigenschaft, Phenole und andere phenolische Substanzen zu oxidieren, macht sie nach Angaben des IGB für verschiedene industrielle Anwendungen interessant, von der Entfernung toxischer Phenole in Fruchtsäften, über die Entfärbung von Textilabwässern bis zum Abbau von Schadstoffen in Wasser und Boden.
„Wir hatten die Idee, dass Laccase – gebunden an Chitosan als Matrix – auch für komplexe Abwässer, wie sie bei der Herstellung von Wein oder Olivenöl anfallen, geeignet sein könnte“, sagt Thomas Hahn, der am Fraunhofer IGB an der Aufbereitung von Chitin aus den verschiedensten Abfallströmen und der nachfolgenden Konversion zu Chitosan forscht. Erfahren Sie mehr darüber.......
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