Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Entwicklungsprozess neuer Verfahren werden die sp\u00e4teren Kosten und die sp\u00e4teren Umweltbelastungen bereits zu einem bedeutenden Teil in fr\u00fchen Phasen der Entwicklung festgelegt. Im vorgestellten Projekt werden Methoden entwickelt, die es erlauben, bereits in diesen fr\u00fchen Phasen \u00f6kologische und \u00f6konomische Charakteristiken abzusch\u00e4tzen. Dadurch k\u00f6nnen Prozesse schon w\u00e4hrend ihrer Entwicklung \u00f6kologisch und \u00f6konomisch optimiert werden, wodurch die Produktionskosten sinken und die entstehenden Umweltbelastungen minimiert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie entwickelte Methode ber\u00fccksichtigt auf der Umweltseite sowohl die Inputstoffe (Ressourcenreichweite, Toxizit\u00e4t, Grey Input, Risikoaspekte) als auch die Outputstoffe (Wirkung auf Umweltkompartimente Luft, Wasser\/Boden, Organismen, Risikoaspekte). Die \u00f6konomische Betrachtung ber\u00fccksichtigt monet\u00e4re Kennzahlen (Rohstoffkosten, Entsorgungskosten, Investitionskosten) und nicht-monet\u00e4re Risikofaktoren. Die Zusammenf\u00fchrung der \u00f6konomischen und der \u00f6kologischen Bewertungskonzepte zu einer in-tegrierten Evaluierungsmethode zum Zweck einer transparenten Ergebnispr\u00e4sentation sind mit diesen Kennzahlen m\u00f6glich, jedoch noch nicht abgeschlossen.
\nDie entwickelten Methoden wurden anhand von vier Projekten des Verbunds Biokatalyse validiert. Die Modellbildung und Simulation dieser Prozesse spielt dabei eine entscheidende Rolle bei der Absch\u00e4tzung der Stoffbilanz des sp\u00e4teren Produktionsprozesses, die die Grundlage f\u00fcr jede \u00f6kologische und \u00f6konomische Bewertung bildet. Hierbei kam in zwei F\u00e4llen die Simulationssoftware SuperPro Designer zum Einsatz. Die Prozesse und Verfahren wurden von den Teilprojekten arbeitsteilig analysiert, modelliert und simuliert, wobei jedes Teilprojekt je zwei Projekte des Verbunds federf\u00fchrend betreute.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurde eine \u00f6kologische Bewertungsmethode entwickelt, die sowohl die Inputstoffe (Ressourcenreichweite, Toxizit\u00e4t, Grey Input, Risikoaspekte) als auch die Outputstoffe (Wirkung auf Umweltkompartimente Luft, Wasser\/Boden, Organismen, Risikoaspekte) ber\u00fccksichtigt. Die \u00f6konomische Betrachtung ber\u00fccksichtigt monet\u00e4re Kennzahlen (Rohstoffkosten, Entsorgungskosten, Investitionskosten) und nicht-monet\u00e4re Risikofaktoren. Die Zusammenf\u00fchrung der \u00f6konomischen und der \u00f6kologischen Bewertungskonzepte zu einer integrierten Evaluierungsmethode zum Zweck einer transparenten Ergebnispr\u00e4sentation sind mit diesen Kennzahlen m\u00f6glich, jedoch noch nicht abgeschlossen. Die Bewertungen sind in beiden F\u00e4llen so ausgelegt, dass mit sehr geringem Aufwand relevante Ergebnisse erhalten werden k\u00f6nnen. F\u00fcr das Fallbeispiel Biodehydrierung Brenztraubens\u00e4ure (TP I) wurden durch eine intensive Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern die vorhandenen Daten erfasst und fehlende Daten \u00fcber Patent- und Literaturrecherchen, Expertenbefragungen und einfache Laborexperimente erg\u00e4nzt. Das potenzielle Produktionsverfahren wurde zu drei Zeitpunkten im Entwicklungsverlauf modelliert, simuliert, \u00f6kologisch und \u00f6konomisch bewertet und den Projektpartnern in mehreren Berichten zur Verf\u00fcgung gestellt. Die \u00f6kologische Bewertung zeigt deutlich die schrittweisen Verbesserungen, die im Entwicklungsverlauf erreicht wurden. Parallel wurde das chemische Alternativverfahren modelliert und bewertet. Ein erster Vergleich zwischen chemischem und fermentativem Verfahren zeigt eine tendenzielle \u00f6kologische Vorteilhaftigkeit des biotechnologischen Verfahrens. Im Fallbeispiel Hochwertige Kohlenhydrate, in dem die Enzymentwicklung und weniger die Prozessentwicklung im Vordergrund steht, wurde das bestehende Standardverfahren modelliert und \u00f6kologisch\/\u00f6konomisch bewertet. Mit Hilfe von Sensitivit\u00e4tsanalysen und zus\u00e4tzliche Modellen wurde, nach einer gemeinsamen Datenaufnahme, das Verbesserungspotenzial der im Partnerprojekt erreichbaren Ergebnisse abgesch\u00e4tzt. F\u00fcr das Fallbeispiel Biotechnologische Verwertung von Abfallfedern (TP II) wurden \u00fcber die Projektlaufzeit die verf\u00fcgbaren Daten aufgenommen, inventarisiert, der Energieverbrauch abgesch\u00e4tzt und eine \u00f6konomische Bewertung durchgef\u00fchrt. Diese Bewertung wurde mit den Kooperationspartnern diskutiert und bildet eine Grundlage f\u00fcr weitere \u00dcberlegungen zum Prozessdesign und zur wirtschaftlichen Umsetzung. Wegen fehlender Massenbilanzen konnte keine \u00f6kologische Bewertung durchgef\u00fchrt werden. Da die Datenbasis im Fall-beispiel Enzymatische Behandlung von Wolle und Baumwolle (TP II) begrenzt ist, wurden neben der Erfassung der verf\u00fcgbaren Daten (zwei Teilprojekte: Carbonisur von Wolle und Bleiche baumwollhaltiger Textilien mittels Wasserstoffperoxyd), die u.U. substituierbaren Standardverfahren analysiert, bewertet und den Projektpartnern als Benchmark zug\u00e4nglich gemacht. Wegen fehlender Massenbilanzen konnte auch hier keine \u00f6kologische Bewertung durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Projekt wurde mit Vortr\u00e4gen und Postern bei verschiedenen Messen, Seminaren und Kongressen der \u00d6ffentlichkeit vorgestellt. Publikationen: Chem. Ing. Tech. (2001); BioSpektrum (2001); Biotechnologie (2001), Schmidt Verlag (2001); Eng. Life Sci. (2002); Chem. Ing. Tech. (2002); Appl. Microbiol. Biotechnol. (2002); J.Chem Tech., (2003); Biotechnol. (2003); Transkript (2003); Dissertation Biwer (2003).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im vorliegenden Projekt werden Methoden zur \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Bewertung von biotechnologischen Prozessen in fr\u00fchen Phasen der Prozessentwicklung entwickelt. Dadurch k\u00f6nnen Prozesse hinsichtlich ihrer Marktchancen optimiert und die Umweltbelastungen bei der Produktion minimiert werden. Damit leistet die Methode einen wertvollen Beitrag zu einer nachhaltigeren Entwicklung, da der Verbrauch von Ressourcen und die Bildung von Abf\u00e4llen reduziert und die Wettbewerbsf\u00e4higkeit der Prozesse verbessert wird.
\nDie Validierung der Methoden an den ausgew\u00e4hlten Verfahren aus dem Verbund Biokatalyse stellt den Praxisbezug der Arbeiten sicher. Die Projektarbeit hat deutlich gezeigt, wie wichtig Modellierung und Simulation des wahrscheinlichen sp\u00e4teren Produktionsprozesses ist. Sie bildet die Grundlage jeder weiteren \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Bewertung. F\u00fcr zwei der bewerteten Projekte konnten detaillierte Prozessmodelle erstellt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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