MOE-Fellowship

Matthias Tobler

Entwicklung eines ökoeffizienten Prozesses fĂŒr das enzymatische Textilrecycling auf der Basis von Pilzbiotechnologie

FĂŒr Textilen gibt es aktuell kein funktionales Recyclingverfahren, weswegen weggeworfene Fasern, Gewebe und Kleidung hautsĂ€chlich deponiert werden. Zum Beispiel enden in der EU von den weggeworfenen 11 kg Textilen pro Jahr und Einwohner ca. 87% auf MĂŒllhalden irgendwo in der Welt oder im etwas besseren Fall in Verbrennungsanlagen. Neben der CO2-intensiven Produktion macht dies Textilien zu einem massiven, aber unterschĂ€tzten Klima- und Umweltproblem.

Der Fasermarkt und damit Textilien an sich setzen sich dabei hauptsĂ€chlich aus zwei Stoffen zusammen: Polyester (54%, 61 Mt) und Baumwolle (22%, 25 Mt). Ersteres wird grĂ¶ĂŸtenteils aus fossilen Rohstoffen hergestellt und nur zu 15% aus alten Polyethylenterephthalat (PET)-Flaschen recycelt. Das Faser-zu-Faser-Recycling wird kaum bzw. nicht praktiziert, besonders weil herkömmliche Verfahren wie (thermo-)mechanisches oder chemisches Recycling zu starken Verlusten der MaterialqualitĂ€t und/oder zu hohen Nebenproduktbildungen fĂŒhren. Deswegen rĂŒcken enzymatische Prozesse, bei welchen einzelne Polymerarten selektiv bei milden Bedingungen zu ihren Monomerbausteinen abgebaut und im Anschluss in gleicher QualitĂ€t wiederhergestellt werden, stĂ€rker in den Fokus der Forschung. Das Problem solcher biologischer Recyclingverfahren ist die effiziente Herstellung der nötigen Enzyme.

Deswegen wird in diesem Projekt ein pilzbiotechnologischer Prozess fĂŒr Textilrecycling vorgeschlagen, bei dem gentechnisch-verĂ€nderte Trichoderma reesei-StĂ€mme Baumwolle als Substrat nutzen, um optimierte Cutinasen fĂŒr den selektiven Polyester-Abbau zu produzieren. Hierbei sollen die Feststofffermentation im Submersverfahren mit der Solid State Fermentation, die bezĂŒglich Energieeffizienz, ProduktivitĂ€t und Wasserverbrauch Ă€ußerst vorteilhaft sein kann, verglichen werden. Basierend auf einer softwaregestĂŒtzten Ökoeffizienzanalyse soll das beste Verfahren ausgewĂ€hlt und in den Litermaßstab ĂŒbertragen werden. Die gewonnen rekombinanten Enzyme sollen fĂŒr enzymatische Abbaureaktionen von verschiedenen polyesterhaltigen Geweben genutzt werden, deren Abbauprodukte zu neuem PET synthetisiert und damit zu neuen Fasern und Textilien weiterverarbeitet werden können.


Übersicht

Förderzeitraum

01.12.2023 - 30.11.2026

Institut

Friedrich-Alexander-UniversitĂ€t Erlangen-NĂŒrnberg
Lehrstuhl fĂŒr Bioverfahrenstechnik

Betreuer

Prof. Dr. Kathrin Castiglione

Kontakt

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