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Michiel Dusselier und Bert Sels

Kostengünstigeres und grüneres Verfahren zur Herstellung von Biokunststoffen

Belgien

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Preiskategorie

Industrie

Technisches Gebiet

Umwelttechnik

Firma

Total Energies

Michiel Dusselier und Bert Sels sind zwei Professoren an der Katholischen Universität Löwen, die ein kostengünstigeres und umweltfreundlicheres Verfahren zur Herstellung von Biokunststoffen entwickelt haben, das einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft leisten wird.

Finalisten für den Europäischen Erfinderpreis 2023

Kunststoffe sind zwar langlebig, vielseitig verwendbar und kostengünstig herzustellen, aber sie sind für die Umwelt in zweierlei Hinsicht äußerst problematisch: Zum einen kann es Hunderte oder gar Tausende von Jahren dauern, bis sie abgebaut sind. Zum anderen entstehen durch die Gewinnung, den Transport und die Verwendung fossiler Brennstoffe bei der Herstellung große Mengen an Treibhausgasen. Dusselier und Sels haben eine nachhaltige und umweltschonende Methode zur Herstellung eines Biokunststoffs namens Polymilchsäure (PLA) entwickelt. Bei ihrem Verfahren werden keine fossilen Brennstoffe und keine giftigen Chemikalien eingesetzt, und es spart Energie – bei niedrigeren Produktionskosten.

Milchsäure, das Ausgangsmaterial für PLA, wird aus natürlichen Ressourcen wie Zucker und Holzabfällen gewonnen. Die Milchsäure muss in Lactid umgewandelt werden, aus dem dann durch Polymerisation der Kunststoff PLA entsteht. Bei der konventionellen Methode zur Synthese von Lactid kommt ein kostspieliges zweistufiges Verfahren zum Einsatz. Dabei fallen große Mengen Abfall an, und so kann PLA wirtschaftlich kaum mit anderen Kunststoffen konkurrieren.

Dusselier und Sels ist es gelungen, diesen Prozess auf einen Schritt zu reduzieren. Der Schlüssel dazu ist der synthetische Zeolith-Katalysator H-Beta. In den Poren dieses Katalysators verwandeln sich die Milchsäuremoleküle in nur einem Schritt direkt in das gewünschte Lactid – mit einem hohen Reinheittsgrad und bei einer im Vergleich zum konventionellen Verfahren um 100°C niedrigeren Temperatur. Das spart Energie, der ökologische Fußabdruck ist kleiner, und Abfälle werden vermieden, indem Nebenprodukte und ungenutzte Ausgangsstoffe wiederverwendet werden.

Gemeinsam gegen Plastikverschmutzung

Dusselier ist Professor an der Katholischen Universität Löwen in Belgien. Er hat einen BSc in Ingenieurswissenschaften, einen MSc in chemischer Verfahrenstechnik und einen weiteren mit Schwerpunkt katalytischer Technologie. Promoviert hat er in Bioengineering. Sels hat einen MSc in Bioengineering und einen Doktortitel in Biowissenschaften. Zu der Zeit, als er auf der Suche nach einem Thema für seine Doktorarbeit war, stellte Dusselier, ein passionierter Vogelbeobachter, fest, dass Albatrosse an Plastik in ihren Mägen gestorben waren. Das weckte den Wunsch in ihm, etwas gegen Plastikverschmutzung zu tun, und so entschied er sich dafür, im Bereich Bioengineering zu promovieren. Zusammen mit Sels, einem Experten für die Umwandlung alternativer Ausgangsstoffe auf biologischer Basis, machte er sich daran, ein Verfahren zur Herstellung von PLA zu entwickeln.

Durch diese Arbeit wurde die Raffinerie TotalEnergies auf die beiden aufmerksam. Sie erwarb die Rechte an der Erfindung und erhielt dann auch das Patent. Sels stellt klar, dass die Partnerschaft mit dem Unternehmen für ihre Strategie beim geistigen Eigentum durchaus förderlich war: "Wir haben erkannt, dass es besser ist, wenn wir uns mit dem Unternehmen zusammentun, um ein gutes Patent zu bekommen. Dort weiß man viel besser, was dabei zu beachten ist... besser, als wenn wir naiv die Patentschrift selbst verfasst und darin womöglich weniger abgedeckt hätten als eigentlich gewünscht."