Neues Verfahren des Fraunhofer-Instituts: Aus Molke wird Klebstoff

Tierische Produkte hinterlassen ihre Spuren in der Umwelt. Darunter fallen auch die großen Mengen an Molke, die jeden Tag bei der Verarbeitung von Milch entstehen. Forschende des Fraunhofer IKTS haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das dabei helfen könnte, aufwendige Entsorgungen der Nebenprodukte zu verringern. Stattdessen kann Molke dazu verwendet werden, Klebstoff herzustellen. Bislang ist dazu Erdgas und Erdöl notwendig.

Problem bei Entsorgung von anfallenden Tonnen von Molke bei Milchindustrie

Wenn man von großen Mengen Molke spricht, sind das nicht nur ein paar Gramm. Allein in Deutschland fallen jährlich in der Milchindustrie 12,6 Millionen Tonnen des Nebenproduktes an. Bei der Herstellung eines Kilogramms Käse sind das zum Beispiel neun Kilogramm Molke.

Teilweise kann diese für Molke-Produkte genutzt werden, wie Trinkmolke, Molkenmischgetränke, Molkenpulver und mehr. Zudem lassen sich in der Molke enthaltene Laktose und Proteine abtrennen und für Pharmazie und Babynahrung nutzen, allerdings bleibt hierbei eine Melasse zurück. Die Entsorgung der Melasse ist aufwendig, da sie einen hohen Salzgehalt aufweist. Stellt sich die Frage, was tun?

Neues Fraunhofer-Verfahren für Gewinn von Ethylacetat aus Melasse

Genau hier haben die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) angesetzt. Gemeinsam mit der Technischen Universität Dresden entwickelten sie ein Verfahren , bei dem aus der Melasse Ethylacetat (Essigsäureethylester) gewonnen wird. Bei Ethylacetat handelt es sich um ein farbloses Lösungsmittel, das bei der Herstellung von Klebstoffen, Druckfarben und Lacken zum Einsatz kommt. Auch zur Reinigung von Oberflächen kann es eingesetzt werden.

Zuvor wurde Ethylacetat aus Erdgas und Erdöl erzeugt. Das Ethylacetat, das im Fraunhofer-Verfahren entsteht, ist jedoch leichter mikrobiell abbaubar und unabhängig von Preisschwankungen der fossilen Brennstoffe. Das abgeschiedene Ethylacetat der Melasse bietet einen Reinheitsgrad von 97,5 Prozent.

Dank Kompositmembran bleibt nur umweltfreundliches Gas-Wasserdampf-Gemisch

Der genaue Trennungsprozess ist tatsächlich überschaubar. Im ersten Schritt wird die Melasse in einem belüfteten Bioreaktor fermentiert. Es entsteht ein Gas-Dampf-Gemisch, in dem Ethylacetat enthalten ist. Dieses wird schließlich durch spezielle, neu entwickelte Kompositmembranen abgetrennt. In der Kompositmembran wurden Polymere mit anorganischen Partikeln auf Zeolith-Basis kombiniert. Durch die winzigen 0,5 nm großen Poren der Zeolithschicht diffundieren die Ehtylacetat-Moleküle auf die andere Membran-Seite.

„Als Abfallprodukt bleibt ein Gas-Wasserdampf-Gemisch zurück, das problemlos in die Umwelt abgegeben werden kann“, sagt Dr. Marcus Weyd, Leiter der Gruppe Membranverfahrenstechnik und Modellierung.

Durch die Kompositmembranen ist es nicht nötig, hohen Druck anzulegen, um das Ethylacetat durchzupressen. Stattdessen genügt eine Partialdruckdifferenz, um eine chemische Wechselwirkung zwischen Zeolith und Ethylacetat und die anschließende Diffusion, zu initiieren.

Ethylacetat-Abtrennprozess läuft von allein und stabil

Die Idee entstand aus einer Initiative der Technischen Universität Dresden, die nach Verwertungsmöglichkeiten für die Melasse suchte und sich an das Fraunhofer IKTS wandte. Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Projektes AIF 20311 BR unterstützt.

Der einstufige Abtrennprozess, der bei korrekt eingestellten Prozessparametern von allein und stabil läuft, stelle einen praktischen Vorteil dar.

Der nächste Schritt sei nun die Größe der Membranmodule zu skalieren, um die Technologie für den industriellen Einsatz zur Verfügung zu stellen. Die Technologie könnte damit in Zukunft überall zum Einsatz kommen, wo Gasgemische separiert oder Komponente wie Kohlenwasserstoffe abgetrennt werden sollen. Dadurch könnte das Verfahren nicht nur für die Gewinnung von Ethylacetat aus Melasse geeignet sein.