Der Rohstoff Zucker soll nun Rohöl ersetzen
Zucker ist in den letzten Jahren in Verruf geraten. Als Dickmacher und Gift für den Körper. Doch nun sollen Forscher sich daran machen, neue Einsatzmöglichkeiten für den Rohstoff zu suchen: als Ersatz für Rohöl und PET könnte es bereits genutzt werden.
Auch politische Entscheidungen haben die Überproduktion von Zucker zuletzt begünstigt.
Foto: panthermedia.net/magone
Über viele Jahre galt Zucker einfach nur als Süßungsmittel und Dickmacher. Doch damit scheint nun Schluss zu sein. Im Forschungsprojekt Carbafin lässt die EU neue Einsatzmöglichkeiten von Zucker erforschen. Denn Zucker bietet enorm viele neue Nutzungsmöglichkeiten, die das Potenzial haben, die Welt, wie wir sie bisher kannten, zu verändern.
Die Grundlagen der Forschung
Der Wegfall der Europäischen Zuckermarktordnung und damit der Regulierung der Zuckerquote mittels Zöllen und Subventionen zum 1. Oktober 2017 bringt neue Chancen und Gefahren. Die Technische Universität Graz, das Austrian Center of Industrial Biotechnology (acib) und die Industrieunternehmen Pfeifer & Langen, die bitop AG und AVA Biochem haben sich im Zuge dessen zum EU-Forschungsprojekt Carbafin zusammengeschlossen. Mit dabei sind auch die Futter- und Lebensmittelanalysten von Galab Laboratories und PNO Consultants aus den Niederlanden. Ihr gemeinsames Ziel: alternative Verwendungsmöglichkeiten für Zucker zu entwickeln und zu erforschen. Das EU-Projekt ist dazu mit einem Fördervolumen von 6,1 Millionen Euro über vier Jahre ausgestattet.
Das Ende der Zuckerquote
Grundlage und Auslöser für dieses Forschungsprojekt war das Ende der sogenannten Europäischen Zuckerquote. Seit dem Jahr 1968 war die Zuckermarktregelung in Kraft, die Produktion und sowohl Import als auch Export von Zucker in Europa reglementierte. Diese Marktregelung lief Ende September 2017 aus und wurde nicht neu initiiert. Durch den damit immer stärker auf den Markt drängenden Import günstiger Alternativen und durch den geringeren Zuckerverbrauch aufgrund des erhöhten Gesundheitsbewusstseins wird Zucker zu einem Problemfall für die Industrie. Die Überproduktion liegt bereits heute bei 300.000 Tonnen im Jahr.
Die immer geringeren Margen und die stärkere Konkurrenz aus dem Ausland gefährden in der indirekten und direkten Zuckerindustrie mittlerweile mehr als 180.000 Arbeitsplätze in der gesamten EU. Dementsprechend wichtig wird es, alternative Nutzungsmöglichkeiten für den vorhandenen Zucker zu entwickeln und somit den Absatz entsprechend hoch zu halten.
Nutzungsmöglichkeiten von Zucker in der Zukunft
Im Projekt Carbafin versuchen zunächst alle beteiligten Partner, die beiden Grundbausteine der Saccharose, also Glucose und Fruktose, zu nutzen, um neuartige Produkte zu entwickeln. Sie verfolgen allerdings unterschiedliche Ansätze. Zum einen wird unter Zuhilfenahme eines biokatalytischen Prozesses Glukose auf ein anderes Molekül übertragen. So entstehen glukolisierte Verbindungen, die vielfältig eingesetzt werden können.
Ein Beispiel ist die sogenannte Cellobiose, die vor allem im Lebensmittelbereich vielfältig eingesetzt werden kann. Weitere Produkte aus der Glukose werden bereits heute unter anderem in der Futtermittelindustrie, in Kosmetikartikeln und in Reinigungsprodukten eingesetzt. Durch diese Umwandlung kann einfacher Zucker somit deutlich flexibler und vielfältiger eingesetzt werden. Ähnlich verhält es sich auch bei der Fruktose.
Zucker als natürlicher Erdöl- und PET-Ersatz
Die während der verschiedenen Produktionsprozesse anfallende Fruktose soll künftig nicht mehr nur als Süßungsmittel dienen, sondern wird im Rahmen von Carbafin auch in immer mehr industriellen Bereichen eingesetzt. So kann aus Fruktose unter anderem Hydroxymethylfurfural (HMF) erzeugt werden. Das ist eine sogenannte Plattformchemikalie – eine enorm wichtige. Sie wird sowohl in den Bereichen Farben, Klebstoffe, Biokraftstoffe als auch Biopolymere eingesetzt. Zucker könnte also petrochemische Stoffe in diesen Produkten ersetzen.
Ausgangsprodukte von PET-Flaschen sind heute meist Erdöl oder Erdgas.
Quelle: panthermedia.net/Harald Richter
Hinzu kann der Grundstoff Hydroxymethylfurfural zu einem Oxidationsprodukt, namentlich FDCA weiterverarbeitet werden. Hier liegt der größte Einsatzbereich im Markt der Plastikverpackungen, in dem FDCA durch den Einsatz von Zucker zu einem vollständigen PET-Ersatz verarbeitet werden kann. Ein ganzer Teil der petrochemischen Industrie könnte in Zukunft wohl auf diese Lösungen zurückgreifen und damit einerseits den Umweltschutz stärker propagieren und andererseits auf nachwachsende, natürliche Rohstoffe setzen.
Der Einsatz von Zucker könnte Produktionskosten um 30% reduzieren
Zur Erinnerung: Die Forschungsarbeiten von Carbafin sollten zwei unterschiedliche Ansätze erfüllen. Zum einen ging es darum, die bisherige Zuckerindustrie zu stärken und einen Abbau von dort ansässigen Arbeitsplätzen zu verhindern. Aber auf der anderen Seite sollten die neuen Projekte und neuen Einsatzmöglichkeiten auch zu einer höheren Nachhaltigkeit führen. Durch die vollständige Nutzung von Zucker in den verschiedenen Industrien und die vielen sich ergebenden Synergien bei der Umwandlung der einzelnen Produkte soll die Natur langfristig und dauerhaft geschont werden. So fallen beispielsweise bei der enzymatischen Reaktion fünfmal weniger Abfälle an als bei der klassischen chemischen Synthese. Insgesamt erwarten die Forscher, dass sich im Laufe der Zeit in vielen Industrien somit die Produktionskosten um bis zu 30 Prozent reduzieren lassen.
Die Zukunft mit Zucker ist süß
Mit dem Forschungsprojekt Carbafin kann Europa seine Zuckerindustrie stärken und seine führende Rolle in der Biotechnologie weiter zementieren. Durch den Erhalt der bisherigen Arbeitsplätze im Bereich der Agrarwirtschaft, die bessere Kontrolle über die notwendigen Importe und die neu zu schaffenden Arbeitsplätze in der Industrie, schafft es Carbafin ein längst (über-)etabliertes Produkt – den Zucker – zu neuen Höhen zu führen.
Ob die prognostizierten Möglichkeiten von der Industrie allerdings vollends ausgeschöpft werden oder ob die sinnvolle Verwertung des Zuckers in Zukunft nur im Nischenbereich eine Rolle spielen wird, lässt sich erst mit Abschluss des Projekts sagen. Insgesamt kann man allerdings davon ausgehen, dass viele der in den Forschungen etablierten Projekte auch bis zur Marktreife geführt werden und somit auf Dauer wirtschaftliche Vorteile sichern können.
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