03. 08. 2021
Verfasst von: Elke Wilharm

Vom Zellstoff zum Stoff für Zellen: Upcycling von Handtuchpapier

Aus einem Papierkorb quellen Papierhandtücher. — Papierhandtücher werden bislang kaum recycelt. Dabei enthalten sie Cellulose, das den wichtigen Ausgangsstoff liefert für vielfältige biotechnologische Produkte.

Während Altpapier im großen Stil recycelt wird, bleibt ein anderer wichtiger Wertstoff bislang völlig ungenutzt: Papierhandtücher. Diese werden derzeit mit dem Restmüll verbrannt. Dabei ist der Hauptbestandteil, pflanzliche Cellulose, ein wichtiger Rohstoff zur Papierherstellung und für die chemische Industrie. Die Ostfalia Hochschule entwickelt einen Upcycling-Prozess für cellulosehaltige Rest- und Abfallstoffe, um diese Wertstoffquelle in eine Kreislaufwirtschaft einzubinden.

Rohstoffe sparen, Nutzungskreisläufe schließen

Menschengemachter Klimawandel und die Endlichkeit fossiler Energiequellen sind die treibenden Kräfte der Energiewende. Genauso dringlich ist die Rohstoffwende: Der Bedarf an Rohstoffen steigt, fossile Quellen gehen zur Neige, Energieeinsatz und Umweltschäden bei der Rohstoffgewinnung nehmen zu. Daher ist es erforderlich, Ressourcen verantwortlich und nachhaltig zu verwenden sowie Produkte und Abfälle zunehmend wiederzuverwerten.

Tonnenweise ungenutzte Papierabfälle

Cellulosehaltige Reststoffe fallen zum Beispiel tonnenweise im Abfall von Handtuchpapier an, der derzeit nicht wie Altpapier recycelt, sondern mit dem Restmüll verbrannt und als CO₂ emittiertwird. Als Alternative schlagen Forscherinnen und Forscher der Ostfalia Hochschule ein Upcycling vor. „Wir könnten den Abfall getrennt sammeln und die Cellulose enzymatisch behandeln. Die Spaltprodukte lassen sich vielfältig für biotechnologische Produktionen einsetzen“, erläutert Projektleiterin Prof. Elke Wilharm vom Institut für Biotechnologie und Umweltforschung. „Im Gegensatz zu Zeitungspapier ist Handtuchpapier viel homogener und enthält keine Druckfarben oder Beschichtungen“, nennt sie einen Vorteil.

Ausgangsstoffe für eine große Produktvielfalt

Spezialisierte Enzyme, Cellulasen, spalten das Polysaccharid Cellulose in den Einfachzucker Glucose, der Zellen und Organismen als beinahe universelles Energie- und Wachstumssubstrat dient. Abhängig von den eingesetzten Mikroorganismen können auf Basis dieser Hydrolyseglucose vielfältige Produkte wie Alkohole, organische Säuren, Biokunststoffe oder Spezialchemikalien wie Aminosäuren biotechnologisch hergestellt werden. In diesem Prozess sieht Elke Wilharm „das Potenzial, aus Abfällen Ausgangsstoffe für eine große Produktvielfalt klimaneutral zu liefern, den Nutzungskreislauf zu schließen und den Kohlenstoff in organischen Verbindungen zu halten“. Der Bedarf an Cellulose wird steigen, wenn fossile Ausgangsstoffe, etwa die Leichtölfraktion Naphtha, zurückgefahren werden. Das Forschungsteam arbeitet daran, die enzymatische Hydrolyse von cellulosehaltigen Reststoffen in einen wirtschaftlichen Prozess zu überführen.