Weiße Biotechnologie für nachhaltige Kunststoffe

Grün, weiß, rot – da kommt vielen vermutlich spontan die italienische Flagge in den Sinn. Weniger bekannt dürfte sein, dass die drei Farben auch in einer zukunftsweisenden Schlüsseltechnologie eine Rolle spielen: beim Einsatz von Mikroorganismen und Enzymen, die auf Fortschritte und Innovationen in unterschiedlichen Bereichen des modernen Lebens zielen. Während die grüne Biotechnologie in der Landwirtschaft hilft, um zum Beispiel Pflanzen widerstandsfähiger gegen den Klimawandel zu machen, bringt die rote Biotechnologie die Medizin voran – etwa um Impfstoffe zu produzieren, wie man sie zum Schutz gegen Corona nutzt.

Das dritte Feld ist die weiße oder industrielle Biotechnologie, die zunehmend auch in der Chemie- und Kunststoffbranche zum Tragen kommt. Mit Mikroorganismen und Enzymen als Teile davon lassen sich zum Beispiel komplexe chemische Reaktionen deutlich vereinfachen oder bisher nicht verfügbare neue Chemikalien herstellen. Zudem finden die Verfahren häufig unter milderen Bedingungen statt als mit konventioneller Technik: Temperaturen und Drücke sind niedriger, man benötigt weniger potenziell schädliche organische Lösungsmittel, und unerwünschte Nebenprodukte können vermieden oder reduziert werden.

Um das Potenzial der weißen Biotechnologie für die Kunststoffproduktion zu heben, hat Covestro 2018 ein eigenes Kompetenzzentrum gegründet. „Wir nehmen uns die Natur zum Vorbild, die sensationelle Prozesse hervorgebracht hat und seit Millionen von Jahren die Kreislaufführung praktiziert“, sagt dessen Leiter Dr. Gernot Jäger. „Mithilfe von Enzymen und Mikroorganismen können wir alternative Rohstoffe effizient nutzen und somit fossile Ressourcen ersetzen. Gleichzeitig lassen sich unerwünschte Nebenprodukte vermeiden oder zumindest deutlich reduzieren.“

Den Biotech-Experten steht am Stammsitz von Covestro in Leverkusen ein frisch modernisiertes Labor zur Verfügung. Hier können biotechnologische Prozesse in einem breiten Spektrum an Größenordnungen besonders realistisch dargestellt werden – Volumen von einem Milliliter bis zu bald 100 Litern sind möglich.

2022 wurde das Kompetenzzentrum um eine spezielle Forschungseinheit erweitert, die Nachwuchsgruppe Enzymkatalyse, kurz NEnzy. Sie wird für fünf Jahre mit insgesamt 2,5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und kooperiert eng mit der RWTH Aachen. Insbesondere erwartet Covestro davon weitere Impulse für die Kreislaufwirtschaft, auf die sich das Unternehmen komplett ausrichtet.

Covestro nutzt die industrielle Biotechnologie auch, um Kunststoff-Komponenten auf Basis von pflanzlicher Biomasse anstelle fossiler Rohstoffe herzustellen. Bei einem zentralen Forschungs- und Entwicklungsprojekt geht es um die wichtige Grundchemikalie Anilin. Dazu hat das Unternehmen zusammen mit Partnern ein Verfahren entwickelt, in dem ein maßgeschneiderter Mikroorganismus zum Einsatz kommt. Diese bahnbrechende Technologie wird jetzt in einer speziellen Pilotanlage am Standort Leverkusen für die Produktion im industriellen Maßstab erprobt und weiterentwickelt.

Eine andere Kunststoff-Komponente lässt sich ebenfalls biobasiert und mithilfe von weißer Biotechnologie bereits in ähnlichen Größenordnungen herstellen: das Vorprodukt HDMA, das zur Herstellung von Lacken und Klebstoffen dient. Dies ist Covestro und dem in den USA ansässigen Biotech-Unternehmen Genomatica im Rahmen einer Partnerschaft geglückt.