Innovative Lösungen für die Herstellung von nachhaltigen Biopolymeren
Flottweg Trenntechnik für die industrielle Herstellung von biobasiertem Plastik
Kunststoffe sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie finden sich in fast allen Gegenständen, mit denen wir täglich in Berührung kommen. Herkömmliche Kunststoffe werden jedoch aus fossilen Energieträgern wie Erdöl hergestellt und verursachen sowohl bei der Herstellung als auch bei der Entsorgung erhebliche Umweltprobleme.
Eine nachhaltige und damit zukunftsorientierte Lösung sind Biokunststoffe – auch Bioplastik genannt. Sie werden aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Maisstärke, Zuckerrohr und pflanzlichen Ölen entweder direkt oder mittels Fermentation durch Mikroorganismen produziert. Diese Biokunststoffe bieten eine vielversprechende Alternative, da sie biologisch abbaubar sind und weniger Ressourcen verbrauchen. Biokunststoffe sind ein wichtiger Schritt in eine nachhaltigere Zukunft, in der wir weiterhin die Vorteile von Kunststoffen nutzen können, ohne die Umwelt mit Problemen herkömmlicher Kunststoffe wie dem hohen CO2-Fußabdruck und Mikroplastik zu belasten.
Flottweg unterstützt Produzenten von biobasierten Kunststoffen im Downstream-Processing mit innovativster Trenntechnik. Sei es bei der Biomasseabtrennung von organischen Säuren wie Milchsäure als auch bei der Abtrennung von Biopolymeren wie Polyhydroxyalkanoaten (PHA) als Endprodukt.
Unsere Maschinen für die industrielle Produktion von Biokunststoffen
Wie wird Biokunststoff industriell hergestellt?
Herstellung von Polymilchsäure/Polylactic acid (PLA)
PLA (Polylactic Acid), ein Polymer aus Milchsäure, ist einer der bekanntesten biologisch abbaubaren Kunststoffe und wird aus Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt.
Beim Hauptprozessschritt, der Fermentation, werden die stärkehaltigen Rohstoffe von Mikroorganismen, wie Bakterien oder Hefen, zu Milchsäure umgesetzt. Im Anschluss wird die Fermentationslösung im Separator aufgereinigt und die Milchsäure extrahiert. Alternativ kann hierfür auch ein Dekanter eingesetzt werden. Wird die verworfene Biomasse nach dem Separator erneut gewaschen, kann verbliebene Milchsäure über den Sedicanter® abgetrennt und die Gesamtausbeute verbessert werden. Die isolierte Milchsäure wird durch die Polymerisation zu PLA umgesetzt und im Anschluss getrocknet. Durch verschiedene Zusätze kann der Rohstoff PLA in den passenden Materialeigenschaften beeinflusst und so vielseitig eingesetzt werden.
Am häufigsten wird Polymilchsäure für Verpackungen verwendet und stellt daher eine Alternative für das klassische Verpackungsmaterial PE und PP dar. Auch in der Landwirtschaft, der Medizin und im 3D-Druck ist PLA inzwischen unverzichtbar.
Beispielprozess zur Herstellung von PLA
Herstellung von Polyhydroxyalkanoaten (PHA)
PHA (Polyhydroxyalkanoat) beschreibt eine Übergruppe an Biopolymeren, die unter definierten Bedingungen als Reservestoff in Mikroorganismen gebildet werden. Wie bei PLA bilden natürliche Rohstoffe die Grundlage der Fermentation. Für die Synthese von PHA kommen neben Stärkequellen auch Öle, Fette sowie Kohlenstoffgase wie CO2 oder Methan in Frage.
Zu Beginn der Fermentation wird der ausgewählte Mikroorganismus mit einem Nährmedium kultiviert, bis die erforderliche Zelldichte erreicht ist. Durch bestimmte Mangelbedingungen und das Überangebot an Kohlenstoff (durch z. B. Öl) beginnt die intrazelluläre Biosynthese von PHA. Die Biomasse wird nach der Kultivierung mit einem von Flottweg speziell entwickelten Düsenseparator aus der Fermentationsbrühe abgetrennt. Um das in der Zelle enthaltene Biopolymer freizusetzen, werden die Mikroorganismen aufgeschlossen (Zelllyse) und anschließend gewaschen. Bei jedem Waschschritt wird das PHA mit einem Düsenseparator von den restlichen Zellbestandteilen getrennt, welche in der Flüssigphase bleiben.
Nach dem letzten Waschschritt wird ein Dekanter eingesetzt, da die resultierende Trockenmasse des PHAs höher und somit günstig für die folgende Trocknung ist. Durch den Einsatz verschiedener Mikroorganismen und Hauptrohstoffe können die chemischen Eigenschaften von PHA variieren und aktiv beeinflusst werden. Generell wird PHA ähnlich wie PLA als Ersatz für PE und PP eingesetzt.
Das Alleinstellungsmerkmal von PHA ist die schnelle Zersetzung unter natürlichen Umweltbedingungen. Es zerfällt innerhalb weniger Wochen rückstandsfrei im Boden oder im Meerwasser, wodurch das Problem herkömmlicher Kunststoffe mit Mikroplastik nicht entsteht.
Beispielprozess zur Herstellung von PHA
Ihre Vorteile bei der Produktion von biobasiertem Kunststoff:
Kundenspezifische Lösungen
Flottweg ist der einzige Anbieter von Industriezentrifugen, dessen Produktportfolio Dekanter, Sedicanter® und Tellerseparatoren mit diskontinuierlichem und kontinuierlichem Austrag umfasst. Für verschiedenste Kundenanforderungen in der Herstellung von Biokunststoffen hat Flottweg damit stets die optimale Lösung für beste Trennergebnisse.
Kompetente Unterstützung
Wir unterstützen unsere Kunden mit einer ausführlichen Analyse und Beratung. Neben Laboruntersuchungen bieten wir Pilotversuche mit Testmaschinen zur genauen Auslegung der Maschinen. Zudem berücksichtigen wir die ideale Einbindung in Ihre Produktion – vom Umfang der Peripherie bis hin zu verschiedensten Automatisierungslösungen.
Geringer Platzbedarf
Platzbedarf spielt oftmals eine bedeutende Rolle. Flottweg bietet kompakte Maschinen, die eine effiziente Raumausnutzung ermöglichen und sich optimal in vorhandene Betriebsstrukturen integrieren lassen.
Kontinuierlicher und automatischer Betrieb
Ein durchgängiger Betrieb 24/7 ohne Betreuung ist notwendig? Flottweg Zentrifugen laufen autark und helfen so zu einer gesteigerten Produktivität.
Haben Sie Fragen zur Herstellung von Biokunststoff mit Flottweg Zentrifugen?
Nehmen Sie Kontakt mit unseren Experten auf!