14 Oktober 2014

Mühle trifft Biotechnologie – so werden aus Nebenerzeugnissen der Müllerei wertvolle Produkte

Aus Nebenprodukten der Mühlenwirtschaft sollen künftig neue Wertstoffe mit Hilfe der Industriellen Biotechnologie entstehen – „weiß-blaue“ Biotechnologie par excellence!

Mitglieder des Netzwerks Industrielle Biotechnologie Bayern als auch fast die gesamte Geschäftsstelle der IBB Netzwerk GmbH besuchten Mitte August die Würmmühle von Ludwig Kraus in Dachau. Nicht, um die Frage zu klären, wo das Mehl für das Brot herkommt, sondern um zu erfahren, was mit den Resten des Mahlvorgangs passiert. Mit seiner Mühle ist Ludwig Kraus als Vorstandsvorsitzender im Bayerischen Müllerbund e.V. nicht nur Vorreiter in Sachen Umweltschutz, sondern auch daran interessiert, die anfallenden Mühlennebenprodukte in wertvolle neue Erzeugnisse zu überführen. Dabei scheut er nicht, über den Tellerrand der Mühlenwirtschaft zu blicken und sich Unterstützung durch die Industrielle Biotechnologie zu holen – ein Müller auf Abwegen? – Keineswegs: er verbindet Tradition und Moderne in Bayern.

Getreidemühlen aktiv in Forschung und Entwicklung

Auf den ersten Blick mag sich keine direkte Verbindung zwischen einer Getreidemühle und der Industriellen Biotechnologie herstellen. Doch dass diese ungewöhnliche Partnerschaft funktioniert, hat bereits ein in diesem Jahr mit vielversprechenden Resultaten beendetes Projekt zur Verwertung von Mühlennebenprodukten bewiesen. In dem Vorhaben mit dem Titel „Gewinnung von Biobutanol als Energieträger und Plattformchemikalie aus Mühlennebenprodukten“1 waren neben dem Bayerischen Müllerbund e.V. die Partner FRITZMEIER Umwelttechnik GmbH & Co. KG / Abt. inocre und der Lehrstuhl für Mikrobiologie an der Technischen Universität München beteiligt. Ihre Forschungsergebnisse, sowie das beim Besuch der Würmmühle erworbene Wissen – sowohl über die Mahlvorgänge als auch über die gesamten anfallenden Mühlennebenprodukte – spornen die beteiligten Projektpartner nun zu einem größer angelegten Folgeprojekt an, um aus den Nebenprodukten biobasierte Chemikalien und Kraftstoffe herzustellen.

Wo kommt die Biotechnologie ins Spiel?

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Bei der Vermahlung des Getreides fällt als Nebenprodukt u. a. Kleie an. Sie eignet sich zwar grundsätzlich als Tierfutter, die anfallenden Mengen können jedoch nicht komplett verfüttert werden. Bild: IBB Netzwerk GmbH/kh

In Bayern vermahlen rund 150 Mühlen jährlich circa 1,3 Millionen Tonnen Weizen und Roggen. Beim Mahlen fallen Nebenprodukte an, beispielsweise Kleie, Grießkleie, Nach- bzw. Futtermehle, Kleinkorn, Bruchkorn und Ausputz, die als Nahrungsmittel ungeeignet sind. Diese Nebenprodukte machen aber immerhin etwa 20 Prozent der vermahlenen Getreidemenge aus. Die traditionellen Absatzmärkte von Mühlennebenprodukten, z. B. als Tierfutter, verlieren jedoch zunehmend an Bedeutung. In Deutschland, aber aufgrund der hohen Mühlendichte besonders in Bayern, sinken die Preise für Nebenprodukte aus der Mühlenwirtschaft. Deshalb sollten die zur Verfügung stehenden Reststoffe einer alternativen, gewinnbringenden und nachhaltigen Verwendung zugeführt werden.

Dies gelingt mit Hilfe der Industriellen Biotechnologie! Denn Mühlennebenprodukte enthalten noch viele – für Mikroorganismen – wertvolle und verwertbare Inhaltsstoffe, wie beispielsweise zuckerhaltige Polymere (Stärke, Pektin, Glukan oder Xylan), Proteine und Zellulose. Ausgewählte Bakterienstämme können sich diese Inhaltsstoffe nutzbar machen und zu Butanol, aber auch zu Aceton und Ethanol umsetzen. Vor allem das mikrobiologisch erzeugte Butanol eignet sich als Biokraftstoff sowie als Plattformchemikalie. Die biotechnologische Verarbeitung von Mühlennebenprodukten könnte also künftig für die Mühlenbetreiber wie Ludwig Kraus eine echte Alternative sein.

Hintergrund:

Butanol aus Mikroorganismen

Bereits im Jahr 1916 wurde Butanol mithilfe von Bakterien nach dem sogenannten A.B.E.-Verfahren produziert, welches jedoch im Laufe des Erdöl-Siegeszugs durch chemische Verfahren ersetzt wurde. Nun, da der Preis für Erdöl stark gestiegen ist und petrobasierte Produkte in der Regel einen schlechteren CO2-Fußabdruck haben als deren biobasierte Pendants, wird die biotechnologische Herstellung von Butanol wieder relevant. Vor allem in Kombination mit Kuppelerzeugnissen, wie z. B. Mühlennebenprodukten, die als Nahrung für die Mikroorganismen dienen, ergeben sich die größten Vorteile für Umwelt, Wirtschaft und Mühlenbetreiber.

Industrielle Biotechnologie

Industrielle Biotechnologie steckt bereits in vielen Alltagsgegenständen. Biokunststoffe, Biokraftstoffe, Vitamine und Aromen, Kosmetika und Waschmittel, bei all diesen Produkten werden biotechnologische Verfahren eingesetzt. Diese sind dabei gleichzeitig umweltschonend und wirtschaftlich.

Über den Bayerische Müllerbund e.V.

Der Bayerische Müllerbund e.V., Landesverband der Bayerischen Mühlen, wurde am 1. August 1910 in Landshut-Ellermühle als „Vereinigung bayerischer mittlerer und kleinerer Handels- und Kundschaftsmühlenbesitzer“ gegründet. Innerhalb weniger Monate entwickelte er sich zum mitgliederstärksten Berufsverband der Müller in Deutschland. Der Bayerische Müllerbund besitzt die Rechtsform des eingetragenen Vereins mit Gemeinnützigkeitscharakter. Sein Fachgebiet umfasst die mittelständische Müllerei, einschließlich Back- und Futterschrotmüllerei, die Mischfutterherstellung sowie Sonderformen der Mühlenwirtschaft. Der Bayerische Müllerbund hat die Aufgabe, die Interessen der mittelständischen Mühlenwirtschaft wahrzunehmen. Er vertritt die wirtschaftlichen und sozialen Interessen seiner Mitglieder. Zu diesem Zweck kann er insbesondere Einrichtungen zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Betriebe, vor allem in technischer und betriebswirtschaftlicher Hinsicht, schaffen und unterstützen. Mehr erfahren Sie unter www.muellerbund.de.

Über FRITZMEIER Umwelttechnik

FRITZMEIER Umwelttechnik GmbH & Co. KG ist ein inhabergeführtes Familienunternehmen und Spezialist für hoch entwickelte Sensorsysteme und Biotechnologie für den Einsatz in Landwirtschaft, Industrie und Umwelttechnik. Die Abteilung inocre® der Fritzmeier GmbH und Co. KG entwickelt, patentiert und fertigt mikrobiologische Produkte und Verfahren für eine wirtschaftliche Anwendung in den Geschäftsbereichen Geruchsfilter, Abbau von Enteisungsmitteln an Flughäfen, biotechnologische Wertstoffgewinnung und Biogas.

Über die Technische Universität München

Der Lehrstuhl für Mikrobiologie der Technischen Universität München (Prof. Dr. W. Liebl, Arbeitsgruppe Dr. W. H. Schwarz) hat viele Jahre Erfahrung mit der Arbeit von Lösungsmittel-(Aceton, Butanol, Ethanol u.a.)-bildenden Bakterien. Schwerpunkte sind insbesondere die Biologie der anaeroben Clostridien, die Verwertung von pflanzlichen Polysacchariden wie Stärke, Zellulose und Hemizellulose durch diese Bakterien, und die Isolierung neuer Bakterienstämme, die aus natürlicher Umgebung herausgereinigt und angezogen werden. Die Fermentation von pflanzlichen Rohstoffen zu nützlichen Chemikalien stand dabei im Mittelpunkt des Interesses der Arbeitsgruppe von Dr. Schwarz und Dr. Zverlov. Hierbei wird die Produktion von Butanol als wertvollem Produkt mit vielfachen Anwendungsmöglichkeiten sowohl als Biokraftstoff als auch als Basischemikalie intensiv untersucht. Die Ergebnisse werden in Kooperationsprojekten mit anderen akademischen Institutionen und mit der anwendenden Industrie verwertet. Mehr unter www.mibio.wzw.tum.de.

Über die IBB Netzwerk GmbH

Die Industrielle Biotechnologie Bayern Netzwerk GmbH (IBB Netzwerk GmbH) ist eine Netzwerk- und Dienstleistungsorganisation auf dem Gebiet der Industriellen Biotechnologie. Ziel ist es, die Umsetzung wertvoller wissenschaftlicher Erkenntnisse auf diesem Gebiet in innovative, marktfähige Produkte und Verfahren zu katalysieren. Sie betreibt das Management und die Koordination des IBB-Netzwerks mit 100 Mitgliedern aus Großindustrie, mittelständischen Unternehmen und Akademie. Die IBB Netzwerk GmbH wurde im Juni 2008 gegründet als Ergebnis einer stabilen und starken “public-private“-Partnerschaft. Dieser gehören von öffentlicher Seite Bundes- und Landesministerien sowie von industrieller Seite sowohl global operierende Chemiekonzerne als auch mittelständische Unternehmen an. Sitz des Unternehmens ist Martinsried bei München.

Über die Würmmühle

Der heutige Standort der Würmmühle in Dachau blickt auf eine ehrwürdige Tradition und lange Geschichte zurück. Eine Urkunde des Bischofs von Freising belegt, dass dort bereits im 10. Jahrhundert Getreide vermahlen wurde. Seit dem 14. Jahrhundert befindet sich die Mühle im Besitz der Herzöge von Bayern. In den folgenden Jahrhunderten wechselte die Mühle mehrmals ihren Besitzer, bis sie schließlich im Jahre 1927 von der Familie Kraus erworben wurde. Mit hohem finanziellen Aufwand entwickelte die Familie Kraus die Würmmühle zu einem vollautomatischen Betrieb; bis zu 84 Tonnen Roggen und Weizen pro Tag kann die Mühle heutzutage verarbeiten. Besonderen Wert legt Ludwig Kraus auf den Umweltschutz. Seit dem Jahr 1997 wird chemie- und gasfrei produziert. Viele weitere Verbesserungen folgten und führten dazu, dass die Umweltfreundlichkeit der Würmmühle im Jahre 1999 mit einem Öko-Audit zertifiziert werden konnte.

 

1 Mühlennebenprodukte sind ein fester Bestandteil des Mahlprozesses. Mit einer sehr hohen Dichte an Mühlen fallen in Bayern überdurchschnittlich große Menge an Nebenprodukten an, die im Ländervergleich aufgrund des großen Angebotes unter Wert verkauft werden müssen. Im Projekt „Gewinnung von Biobutanol als Energieträger und Plattformchemikalie aus Mühlennebenprodukten“ wurde untersucht, ob Mühlennebenprodukte als Ausgangssubstrate zur Erzeugung von Biobutanol wirtschaftlich verwendet werden können. Potentiell geeignete Bakterienstämme wurden ausgewählt und die Substratvorbehandlung sowie die Produktionsbedingungen im Labormaßstab optimiert. Modellfermentationen erlaubten eine Abschätzung der Produktivität. Ziel der durchgeführten Versuche war neben der grundsätzlichen Machbarkeitsuntersuchung zusätzlich auch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Das Projekt wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten gefördert.

 

Link zur Pressemitteilung vom 24. März 2014: www.ibbnetzwerk-gmbh.com/de/service/pressebereich/pm-24032014-muehlennebenprodukte

Source: IBB Netzwerk GmbH, Pressemitteilung, 2014-09-01.

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