Ferulasäure als grüner Hoffnungsträger

Ferulasäure, die aus agrarischen Nebenprodukten gewonnen werden kann, hat das Potenzial, fossile Rohstoffe zu ersetzen. Anwendungsfelder reichen von der Kosmetik- und Pharma- bis hin zur Nahrungsmittel- und Kunststoffindustrie. Im Projekt „FeruCycle“ etablieren die ACR-Institute AEE INTEC, KMFA und VG einen neuartigen Extraktionsprozess, um Ferulasäure in Österreich nutzbar zu machen.

Ob Textilien, Lacke oder Kosmetika – fossiler Kohlenstoff ist aus vielen Produkten unseres Alltags nicht wegzudenken. Doch so dringlich die Umstellung auf erneuerbare Ressourcen auch erscheinen mag, so schwierig gestaltet sich die Suche nach Alternativen. Grund dafür ist vor allem die enorme Vielfalt an nachwachsenden Rohstoffen und die Verschiedenartigkeit ihrer Zusammensetzung. Das erklärt auch, warum der Marktanteil von biobasierten Produkten derzeit noch gering ist.

Als großer Hoffnungsträger in der marktnahen Forschung und Entwicklung gilt Lignin, das bis zu 35% der pflanzlichen Biomasse ausmacht, und vor allem in der Zellstoff- und Papierindustrie in beträchtlichen Mengen anfällt. Derzeit vor allem energetisch genutzt, muss das Potenzial für eine stoffliche Verwendung erst gehoben werden. Entscheidend ist hierbei nämlich vor allem die konstante Qualität des Ausgangsmaterials, wobei Lignin chemisch eine äußerst inhomogene Struktur aufweist. Forscher*innen zielen daher gerne auf die selektive Gewinnung ausgewählter Komponenten, etwa von Phenolsäuren aus faserreichen Fraktionen, ab. Ein besonders häufiger Vertreter dieser Stoffgruppe ist die Ferulasäure, die den Ausgangspunkt für das Strategische ACR-Projekt „FeruCycle“ der ACR-Institute AEE INTEC, VG und KMFA bildet. Durch ihre antioxidativen, antibakteriellen und UV-schützenden Eigenschaften ist die Phenolsäure, die sich zudem leicht chemisch modifizieren lässt, vielfältig einsetzbar. Das Spektrum reicht von der Kosmetik-, über die Pharma- bis hin zur Nahrungsmittelindustrie.

Einblick in ein Labor mit Forscherin im Vordergrund
2 Personen im Gespräch, über einen Plan gebeugt und mit Leinwand im Hintergrund

Natürlicherweise kommt Ferulasäure etwa in Weizen-, Reis- und Maiskleie vor, wie sie bei der Getreideverarbeitung anfällt. In größerem Maßstab gewonnen wird die Verbindung derzeit allerdings fast ausschließlich im ostasiatischen Raum, was auf erhebliche ungenutzte Potenziale in Europa schließen lässt. Ändern könnte sich das mit dem Projekt „FeruCycle“, das Ferulasäure durch ein effizientes Herstellungsverfahren auch in Österreich nutzbar machen möchte. Während man in Ostasien auf die synthetische Produktion bzw. die chemische Aufspaltung von Reiskleiepech mithilfe einer Lauge setzt, beschreiten die Forscher*innen hierzulande neue Wege. Zwar streben auch sie eine Extraktion aus biogenen Rohstoffen an, greifen dabei aber auf ein Enzym zurück, man spricht auch von „biokatalytischer Hydrolyse“. Das Ergebnis sind mildere Prozessbedingungen, wodurch der Energiebedarf sinkt und die entstehenden Reststoffe als Biogas oder Düngemittel wiederverwertet werden können.

Neuheitswert hat auch der Einsatz eines kontinuierlich betriebenen Bioreaktors mit oszillierender Strömung. Er verspricht höhere Produktkonzentrationen und eine optimale Durchmischung bei vergleichsweise geringem Energiebedarf und kürzeren Reaktionszeiten. Ihren Pioniergeist stellen die Forscher*innen aber längst nicht nur auf technologischer Ebene unter Beweis, werden im Projekt doch auch konkrete Umsetzungskonzepte und neue Geschäftsmodelle entwickelt, die vor allem KMU zugutekommen. Geplant ist die Etablierung eines österreichweiten Ferulasäurenetzwerks, das auch über die Projektlaufzeit hinaus seine Wirkung entfalten soll. „FeruCycle“ ebnet den Weg für eine hochwertige Kreislaufwirtschaft, von der die Umwelt ebenso profitiert wie die lokale Wirtschaft.