Prozessoptimierung der kontinuierlichen, biotechnologischen Gewinnung von Nanocellulose (PROBNC)

Problemstellung:
Die Weiße Biotechnologie, also die industrielle Produktion mit Hilfe optimierter Enzyme, Zellen oder Mikroorganismen, eröffnet einen neuen Zugang zu modernen, naturbasierten Materialien. Biotechnologisch produzierte Nanocellulose (BNC), gewonnen aus Zucker, stellt eines dieser innovativen Biomaterialien dar. Es besteht aus reiner Cellulose und besitzt zugleich aufgrund seiner nanostrukturierten Fasern einige typische Materialeigenschaften nanoskaliger Materialien. Auf der Basis von BNC werden derzeit weltweit modernste Produkte für die Medizin – wie z. B. Implantat-Materialien und hydroaktive Wundauflagen -, die Pharmazie – wie etwa Wirkstoffträgersysteme – und die Technik – wie beispielsweise Membrane und Leichtbaumaterialien – entwickelt. Geringe Produktionskapazitäten, schwankende Materialqualität und hohe Herstellungskosten verhindern bisher eine breite Markteinführung von BNC-Produkten. Diese Hemmschwelle konnte in einem ersten Schritt mit einem kontinuierlichen Produktionsverfahren überwunden werden.

Projektziel:
Im Forschungsprojekt PROBNC werden nun die nächsten entscheidenden Schritte zur Optimierung, Standardisierung und Automatisierung der einzigartigen Produktionslinie gegangen. Ziel ist die Entwicklung von Demonstrationsmodulen, die gleichbleibende Kultvierungsbedingungen sowie eine weitreichende Automatisierung, Steuerung und Regelung des Gesamtprozesses ermöglichen.

Vorgehensweise:
Im Rahmen des Projekts sollen neue verfahrenstechnische Komponenten entwickelt und in einer Pilotanlage getestet werden. Dabei sollen vorgelagerte Verarbeitungsprozesse in den automatisierten Prozessablauf integriert werden. Beispielsweise sollen präzise Misch- und Dosiersysteme für feste und flüssige Medien aufgebaut werden. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die Handhabung von Feststoffgemischen dar.

Anwendungspotential und erwartete Ergebnisse:
Die Entwicklung von innovativen Modulen zur Automatisierung und Optimierung des bio-technologischen Herstellungsprozesses eröffnet neue Wege in der Maßstabsvergrößerung der BNC-Produktion. Eine anschließende Übertragung der neuen Technologie in den Produktionsmaßstab wird die Qualität und die Wirtschaftlichkeit der produzierten BNC weiter verbessern und so weitere Einsatzfelder, wie z. B. Faserverstärkung von Bio-Kunststoffen oder Trägergerüste für hochleistungsfähige Biopolymere, erschließen.

• ETS Industrieservice Eisenach GbR, Mathias Tuchner & Uwe Pankratz
• ibl Maschinenbau GmbH
• JeNaCell GmbH