Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In der Baumwollveredlung werden weltweit j\u00e4hrlich \u00fcber eine Million Tonnen St\u00e4rkeschlichte eingesetzt, um den Kettfaden vor den mechanischen Belastungen beim Webprozess zu sch\u00fctzen. Nach der Weberei muss diese Schlichte wieder von der Rohbaumwolle entfernt werden, da sie nachfolgende Veredlungsstufen beeintr\u00e4chtigen w\u00fcrde. Die klassische Entschlichtung von Baumwollgeweben wird seit vielen Jahrzehnten mit Amylasen durchgef\u00fchrt, wobei die wasserunl\u00f6sliche St\u00e4rkeschlichte enzymatisch zu wasserl\u00f6slichen Oligosacchariden hydrolysiert und ungenutzt mit dem Abwasser entsorgt wird. Die Entsorgung der entstehenden Kohlenhydrate f\u00fchrt wegen ihres au\u00dferordentlich hohen CSB-Wertes zu hohen Kosten f\u00fcr den Textilveredlungsbetrieb, und dar\u00fcber hinaus gelten diese zuckerhaltigen Abw\u00e4sser gerade wegen ihres CSB-Gehaltes als \u00f6kologisch bedenklich. Das Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Verfahrenstechnik zur Weiterverwertung dieser zuckerhaltigen Abw\u00e4sser aus der Baumwollentschlichtung. Dabei sollte die St\u00e4rke mit st\u00e4rkespaltenden Enzymen zu kurzkettige Zuckern hydrolysiert werden, die in einem nachgeschalteten biotechnologischen Prozess in einer Biogasanlage zu Methan umgewandelt und im Weiteren zur Strom- und\/oder W\u00e4rmeerzeugung genutzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie verschiedenen enzymatischen und biochemischen Prozesse sollten von den Projektpartnern zun\u00e4chst im Labor- und dann im Technikumsma\u00dfstab untersucht und f\u00fcr die industrielle Praxis optimiert werden. Begleitend sollte eine \u00f6konomische und \u00f6kologische Bilanzierung des Gesamtprozess durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine neue Strategie zur biologischen Umwandlung von zuckerhaltigen Abw\u00e4ssern aus der enzymatischen Entschlichtung von Rohbaumwolle mit Hilfe von methanbildenden Bakterien zu Biogas entwickelt. Die enzymatische Entschlichtung wurde dabei mit technisch verf\u00fcgbaren -Amylasen durchgef\u00fchrt, wobei die wasserunl\u00f6sliche St\u00e4rke in wasserl\u00f6sliche Oligosaccharide \u00fcberf\u00fchrt wurde. Der gleichzeitige Einsatz von Pektinasen f\u00fchrte zu einer Verbesserung der Benetzbarkeit der Baumwolle und zu h\u00f6heren Wei\u00dfgraden nach der folgenden Bleichstufe.
\nDie Entschlichtungsflotten wurden im Einlauf einer industriellen Waschmaschine durch Abquetschen separiert. Im Folgenden wurden sie intensiv charakterisiert. Die Flotten beinhalten einen hohen CSB-Gehalt von durchschnittlich 40 g\/l, der sich f\u00fcr eine direkte Verwertung in einer anaeroben Biogasanlage ohne weitere Aufkonzentrierung als geeignet erwies. Dar\u00fcber hinaus zeigte sich, dass die weiteren Inhaltsstoffe keine sch\u00e4digende Wirkung auf die Langzeitstabilit\u00e4t der verwendeten Mikroorganismen haben. Sowohl eine bei der HSNR implementierte Biogasanlage im Laborma\u00dfstab als auch eine bei \u00d6KOBiT verwirklichte Technikumsanlage produzierten \u00fcber mehrere Monate unter stabilen Bedingungen Biogase mit einem hohen Methangehalt von ca. 60 %. Gleichzeitig wurde der CSB-Gehalt im Ablauf der Anlagen gegen\u00fcber dem einlaufenden Substrat um 75 – 80 % reduziert. Dar\u00fcber hinaus wurde anhand der erarbeiteten Daten die Planung einer Pilotanlage f\u00fcr die TV a.d.W. in Angriff genommen und f\u00fcr die gegebenen Bedingungen in Zusammenarbeit mit der TU Berlin eine \u00f6konomische und \u00f6kologische Bilanzierung der neuen Verfahrenstechnik im Vergleich zum Istzustand durchgef\u00fchrt. Die \u00f6konomische Bilanzierung ergab ein Einsparpotential von etwa 0,4 ct\/m2 Rohbaumwolle, das sich aus der Verringerung der Abwasserentsorgungskosten und der generierbaren W\u00e4rmemenge zusammensetzt. Dem gegen\u00fcber stehen Investitionskosten von etwa 0,46 ct\/m2 Rohbaumwolle, so dass sich aus der veranschlagten Jahresproduktion der TV a.d.W. eine Amortisationszeit der Investition von etwa 11 Jahren ergibt. Die Ergebnisse der \u00f6kologischen Bilanzierung sind hingegen weniger eindeutig und h\u00e4ngen stark von den jeweils betrachteten Szenarien ab. Demnach ergaben sich Szenarien mit positiver aber auch solche mit negativer \u00d6kobilanz.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Gem\u00e4\u00df den Richtlinien der DBU wurden in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden Statusseminare im Beisein eines Vertreters der DBU abgehalten. Die Erkenntnisse aus dem Forschungsvorhaben wurden durch Zwischenberichte sowie durch den vorliegenden Abschlussbericht dokumentiert. Des Weiteren wurden Teilergebnisse des Projektes im Rahmen einer internationalen Biotechnologie-Konferenz in Gent (Belgien) sowie auf einem Lebensmitteltechnischem Seminar an der Technischen Universit\u00e4t Dresden pr\u00e4sentiert:
\nDar\u00fcber hinaus wurde ein Beitrag in der Fachliteratur publiziert:
\nK. Opwis, T. Mayer-Gall, E. Schollmeyer, C. Dammer, T. Titscher, A. Nickisch-Hartfiel, O. Gr\u00fcn,
\nC. Spurk, C. Schloderer, A. K\u00f6ppe, C. D\u00f6rfler, H. Bachus, Generation of methane from textile desizing liquors, Engineering in Life Sciences 10 (2010) 4, 293-296.
\nWeitere Vortr\u00e4ge und Publikationen sind vorgesehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektpartner bewerten das Gesamtvorhaben als gelungen. Alle wesentlichen Projektziele wurden erreicht. Die aus \u00f6konomischer und \u00f6kologischer Sicht gleicherma\u00dfen vielversprechenden Ergebnisse k\u00f6nnen die Grundlage f\u00fcr eine Kommerzialisierung des Verfahrens und der entsprechenden Anlagen initiieren. Allerdings bedarf es daf\u00fcr einem weiteren Forschungsaufwand. Die Projektpartner streben daher im Nachgang des vorliegenden Forschungsvorhabens ein Folgeprojekt an, das der DBU in K\u00fcrze zur Begutachtung vorgelegt werden soll. In einem entsprechend zu formulierenden F\u00f6rderungsantrag werden die weiteren Projektziele neu definiert. Die Basis daf\u00fcr bilden dabei die bisher vorliegenden Ergebnisse sowie insbesondere die Verf\u00fcgbarkeit der bereits bei \u00d6KOBiT etablierten Technikumsanlage, aus der weitere wichtige Ergebnisse und Parameter hinsichtlich einer Anlagenoptimierung generiert werden k\u00f6nnen. Letztlich soll die weitere Projektierung in der Verwirklichung einer Pilotanlage bei der TV a.d.W. m\u00fcnden, sofern dieses aus \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Gesichtspunkten lohnend erscheint. Der Bau einer derartigen Anlage w\u00fcrde bei erfolgreicher Bearbeitung des Folgeprojektes in einem dritten Forschungsvorhaben angestrebt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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