Forschende am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und
Bioverfahrenstechnik IGB haben ein biobasiertes und funktionalisiertes
Flockungsmittel entwickelt, mit dem sich Abwässer mit komplexen
Inhaltsstoffen effizient aufreinigen lassen. Dabei sorgt das Enzym Laccase
in einer Matrix aus Chitosan zusätzlich dafür, dass toxische Phenole aus
dem Wasser entfernt werden. Das neue abbaubare funktionalisierte
Flockungsmittel LaChiPur wird erstmals vom 13. bis 17. Mai 2024 auf der
IFAT in München vorgestellt.

Mit der Flockung werden in der Abwasserreinigung und Wasseraufbereitung
feinste Feststoff-Verunreinigungen abgetrennt. Flockungsmittel bewirken
dabei, dass Schwebstoffe zu größeren Flocken agglomerieren, welche zu
Boden sinken oder abfiltriert werden können – das Wasser wird wieder klar.
Zur Entfernung von Huminstoffen in der Trinkwasseraufbereitung oder zur
Aufbereitung von Prozesswasser in der Papierherstellung kommen häufig
anorganische Metallsalze zum Einsatz, etwa Eisen- oder Aluminiumsulfate
und -chloride, ebenso bei der Fällung von Phosphor in kommunalen
Kläranlagen. Teilweise werden zusätzlich polymere Flockungsmittel, aus
fossilen Rohstoffen hergestellte synthetische Polymere, hinzugeben. Der
Nachteil herkömmlicher Methoden liegt auf der Hand: Aufgrund der
zugesetzten Chemikalien oder Polymere kann der resultierende Schlamm nicht
weiterverwendet, sondern muss aufwendig entsorgt werden.

Aus diesem Grund setzen Forschende am Fraunhofer-Institut für
Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB auf natürliches und vollständig
biologisch abbaubares Chitosan. Es wird aus dem nachwachsenden Rohstoff
Chitin gewonnen, der als strukturelle Komponente in den Schalen von
Krustentieren, Panzern und Häuten von Insekten und in Pilzen enthalten
ist. Damit ist Chitin – nach der aus Pflanzen stammenden Cellulose – das
zweithäufigste natürliche Polymer auf der Erde.


Neue Technologie mit natürlichen biobasierten Rohstoffen

Tatsächlich wird Chitosan auch heute schon zur Klärung von Schwimmbecken
und Teichen angeboten. Die Fraunhofer-Forscher gehen aber einen Schritt
weiter und funktionalisieren Chitosan zusätzlich mit dem Enzym Laccase.
Das Enzym ist in vielen Pflanzen, aber auch in Pilzen und Bakterien, zu
finden. In der Natur sind Laccasen an der Vernetzung aromatischer Monomere
zu Lignin wie auch an dessen Abbau beteiligt. Ihre Eigenschaft, Phenole
und andere phenolische Substanzen zu oxidieren, macht sie für verschiedene
industrielle Anwendungen gefragt, von der Entfernung toxischer Phenole in
Fruchtsäften, über die Entfärbung von Textilabwässern bis zum Abbau von
Schadstoffen in Wasser und Boden.

»Wir hatten die Idee, dass Laccase – gebunden an Chitosan als Matrix –
auch für komplexe Abwässer, wie sie bei der Herstellung von Wein oder
Olivenöl anfallen, geeignet sein könnte«, sagt Dr. Thomas Hahn, der am
Fraunhofer IGB seit Langem an der Aufbereitung von Chitin aus den
verschiedensten Abfallströmen und der nachfolgenden Konversion zu Chitosan
forscht. Nach der Weinlese stoßen kommunale Kläranlagen schnell an ihre
Grenzen, wenn in kurzer Zeit das drei- bis vierfache Volumen an Abwasser
die vorwiegend kleinen Kläranlagen in ländlichen Weinbaugebieten erreicht.
»Die Phenole im Abwasser wirken toxisch auf die Bakterien im
Belebungsbecken. In der Folge muss die Belüftung erhöht werden, sodass der
Energiebedarf der Kläranlage signifikant steigt«, weiß Marc Beckett,
Experte im Bereich Wassermanagement und Wasseraufbereitung am IGB. In
Olivenölmühlen werden die Waschabwässer gar in große Sammelbecken
geleitet, wo das Wasser im Laufe der Zeit verdunstet und einen für Flora
und Fauna giftigen Schlamm zurücklässt.

Aus der Idee wurde ein zweijähriges Fraunhofer-Forschungsprojekt, das bis
Dezember 2023 im Programm »Schnelle Mittelstandsorientierte Eigenforschung
(SME)« gefördert wurde. Beteiligt war auch das Fraunhofer-Institut für
Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam, dessen Part die
Funktionalisierung des Chitosans mit Laccase war. Um die Wirkung des mit
Laccase funktionalisierten Chitosans mit realen Abwässern überprüfen zu
können, etablierten die Forschenden im IGB zunächst die entsprechende
Methodik und Analytik. »Eine der Herausforderungen war, das polymere
Chitosan in Lösung zu bringen, damit es überhaupt als Flockungsmittel
dosiert werden und seine Wirkung zur Bindung von Polyphenolen, Tanninen
und Gerbstoffen entfalten kann«, erinnert sich Hahn. »Da für die Laccase
ein leicht saures Milieu optimal ist, haben wir für die typischen Abwässer
aus der Wein- oder Olivenölherstellung gleich sehr gute Ergebnisse
erzielt«, so der Chemiker.


Auch phenolische Inhaltsstoffe werden abgetrennt

»Unsere Technologie weist für komplexe agroindustrielle Abwässer eine
Flockungsleistung auf, die mit der von herkömmlich eingesetzten
metallsalzhaltigen Koagulationsmitteln oder synthetischen polymeren
Flockungsmitteln vergleichbar ist. LaChiPur, wie wir unser
funktionalisiertes Produkt nennen, ist aber vollständig biobasiert und
lässt sich somit biologisch abbauen«, fasst Beckett, Biologe und
Umweltwissenschaftler, zusammen. Die Kombination mit Laccase erwies sich
bei diesen Abwässern als echter Vorteil, da das funktionalisierte Chitosan
nicht nur als Flockungsmittel eingesetzt werden kann, sondern gleichzeitig
auch Phenole oxidiert werden, polymerisieren und ebenfalls sedimentieren.


Regionale Herstellung und vielfältige Anwendungen

Weitere Vorteile der neuen umweltfreundlichen Technologie: Der
Ausgangsstoff Chitin fällt lokal in der Lebensmittel- oder
Biotechnologieindustrie in großen Mengen als Abfallstoff an. Dies
gewährleistet nicht nur eine wirtschaftliche Herstellung, sondern auch
Versorgungssicherheit – ohne die Abhängigkeiten verflochtener
internationaler Lieferketten. Wird der nach der Flockung entstehende
abbaubare Schlamm in Kläranlagen vergärt, kann dies die Biogasausbeute
sogar deutlich erhöhen.

»Dank unserer interdisziplinären Expertise können wir in
Industriebetrieben anfallende Abwässer und Prozesswässer nun bei uns im
Labor daraufhin untersuchen, mit welchem Ergebnis das mit LaChiPur
behandelte Wasser gereinigt wird«, so Hahn und Beckett. Aufgrund der
ersten vielversprechenden Ergebnisse wollen die Forscher ihre Technologie
darüber hinaus mit kleinen und mittelständischen Unternehmen, die
Flockungsmittel vertreiben oder herstellen, weiter optimieren, in einen
größeren Maßstab überführen und in die industrielle Anwendung bringen.
»LaChiPur eignet sich ebenso als Filtermaterial und weist Eigenschaften
von Fällmitteln auf. Daher wollen wir unser Produkt auch für den Einsatz
in der Phosphorfällung weiterentwickeln. Aufgrund seiner Eigenschaften ist
es zudem für die Reinigung von Textilabwässern oder den Einsatz in der
Trinkwasseraufbereitung interessant«, sind die IGB-Wissenschaftler
überzeugt. Vom 13. bis 17. Mai 2024 präsentieren sie LaChiPur am
Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz SysWasser in Halle B2, Stand 338
auf der IFAT in München.

Bundesweites Forschungsprojekt untersucht die aktuellen Herausforderungen
und Potenziale der Versorgung von akut erkrankten Kindern und
Jugendlichen.

Die Arbeitsgruppe für Register- und Versorgungsforschung der
Universitätsklinik für Unfallchirurgie der Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg startet das Forschungsprojekt EDCareKids zur Analyse der
Kindernotfallversorgung in Deutschland. Ziel ist es, die aktuelle
bundesweite Versorgungsrealität von akut erkrankten Kindern und
Jugendlichen zu untersuchen und zu bewerten. Auf dieser Grundlage sollen
Handlungsempfehlungen erarbeitet werden, um die Versorgungstrukturen neu
zu gestalten. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, die bundesweite
Kindernotfallversorgung nachhaltig zu verbessern.

„Kinder und Jugendliche gehören zu den gesundheitlich und sozial besonders
verletzlichen Gruppen in unserer Gesellschaft“, erklärt Dr. Susanne
Drynda. Sie ist Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universitätsklinik
für Unfallchirurgie in Magdeburg und leitet das Projekt EDCareKids, in dem
insgesamt acht deutsche Hochschul- sowie Klinikstandorte zusammenarbeiten.
Das Institut für Sozialmedizin und Gesundheitssystemforschung der
Universität Magdeburg unterstützt mit seiner methodischen Expertise bei
der Erhebung und Auswertung von Daten. Die Behandlung von akut erkrankten
jungen Menschen erfordere laut Drynda spezialisierte und zugängliche
Versorgungsstrukturen. Trotz dieser Dringlichkeit gibt es derzeit keine
umfassenden Daten über die Versorgungssituation von Kindern und
Jugendlichen in verschiedenen Einrichtungen wie Kinder- und/oder
Erwachsenennotaufnahmen sowie Kinder- oder allgemeinen Notfallpraxen.

Das Projekt EDCareKids hat es sich zum Ziel gesetzt, diese Lücke zu
schließen. „Wir wollen die aktuellen Schwachstellen in der
Notfallversorgung für unsere Zielgruppe identifizieren und konkrete
Maßnahmen für eine verbesserte Versorgung entwickeln“, so Drynda. Durch
die Analyse von Daten aus Kindernotaufnahmen, zentralen Notaufnahmen sowie
vertragsärztlichen Abrechnungsdaten von Kindernotfällen sollen die
aktuellen Herausforderungen und Potenziale der Kindernotfallversorgung
aufgedeckt werden. Hierzu werden auch bundesweit Krankenhäuser befragt,
die an der Notfallversorgung von Kindern und Jugendlichen beteiligt sind.
Zudem werden Sorgeberechtigte in Notaufnahmen befragt, um die Gründe für
den Besuch dort besser zu verstehen und einordnen zu können. Mit Hilfe
einer Literaturrecherche und Expertenrunden werden dann diagnostische
Kennzeichen für eine Notfallversorgung definiert, um einen Algorithmus zu
entwickeln, der eine erste Einschätzung des akuten Versorgungsbedarfs
junger Menschen ermöglicht.

Partner von EDCareKids sind die Universitäten Kiel und Lübeck mit dem
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, die Medizinischen Fakultäten der
Universitäten Bielefeld und Magdeburg sowie das Klinikum der
Landeshauptstadt Stuttgart gKAöR, das Klinikum der LMU München, das
Klinikum Wolfsburg und das Universitätsklinikum Aachen. Das Projekt wird
durch den Innovationsfonds des Gemeinsamen Bundesausschusses über drei
Jahre mit ca. 1,9 Millionen Euro gefördert.

Weitere Informationen unter
https://innovationsfonds.g-ba.de/projekte/versorgungsforschung/edcarekids-
bundesweite-analyse-der-notfallversorgung-von-kindern-und-jugendlichen-
unter-besonderer-beruecksichtigung-intersektoraler-strukturen.618

Starkregenfälle aufgrund des Wetterphänomens El Niño haben in Kenia weite Teile des Landes überflutet. Nach Regierungsangaben kamen bislang rund 200 Menschen ums Leben. Viele werden noch vermisst. Rund 165.000 Menschen mussten ihre Häuser verlassen. Die schweren Regenfälle halten seit mehr als sechs Wochen an.

Im normalerweise sehr trockenen Norden des Landes tritt zum Beispiel der Turkana-See über die Ufer und sorgt für Überschwemmungen. Viele Menschen mussten ihre Häuser verlassen und verloren ihr Vieh in den Wassermassen. Im Distrikt Marsabit verteilt Malteser International daher gemeinsam mit einem lokalen Partner Lebensmittel und Bargeld an die Betroffenen. Unterstützt wird diese Nothilfe vom Auswärtigen Amt.

Die Hilfe soll ausgeweitet werden, weshalb Malteser International dringend zu Spenden aufruft. „Die Menschen in Kenia bekommen die Auswirkungen der Klimakatastrophe in den vergangenen Jahren hautnah zu spüren. Erst gab es eine jahrelange Dürre, dann folgten Überflutungen. Zwischendurch vernichtete eine Heuschreckenplage die Ernte. Gerade die Menschen, die selbst nichts zur Erderwärmung beigetragen haben, leiden nun besonders. Es liegt in unserer Verantwortung, dort zu unterstützen, wo bereits jetzt die Menschen unter den Folgen unseres Lebenswandels im Globalen Norden leiden“, sagt Daniel Bergfeld, Länderreferent für Kenia bei Malteser International.

Malteser International ist seit 2001 in Kenia vor allem im Gesundheitsbereich tätig. Seit 2011 engagiert sich die Hilfsorganisation zudem im Norden des Landes, um die dort ansässige halb-nomadische Bevölkerung besser auf zukünftige Dürreperioden und immer häufiger auftretende Überflutungen vorzubereiten.

Malteser International (MI) arbeitet als internationale humanitäre Hilfsorganisation. Sie ist ein Hilfswerk des katholischen Malteserordens und erfüllt besonders den Ordensauftrag "Hilfe den Bedürftigen". Der Auftrag ist es, die Gesundheit und Lebensumstände von notleidenden und vertriebenen Menschen weltweit zu verbessern. Die Organisation leistet in über 130 Projekten in 36 Ländern Hilfe für Menschen in Not, unabhängig von Religion, politischer Überzeugung, Herkunft oder Geschlecht. Christliche Werte und die humanitären Prinzipien der Menschlichkeit, Neutralität, Unparteilichkeit und Unabhängigkeit bilden die Grundlage der Arbeit. Weitere Informationen: www.malteser-international.org   

Das Forschungsprojekt EcoTecHub Bergkamen, an dem unter anderem das Team um Prof. Dr.-Ing. Semih Severengiz vom Labor für Nachhaltigkeit in der Technik und Prof. Peter Hense von der Hochschule Bochum beteiligt sind, leistet einen wichtigen Beitrag zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und zur Unterstützung der Transformation der ehemaligen Bergbauregion im Kreis Unna.

Das Projekt, das eng mit der Stadt Bergkamen, der Wirtschaftsförderungsgesellschaft für den Kreis Unna sowie der IHK zu Dortmund zusammenarbeitet, wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Transformationsbooster“ des Ministeriums für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert. Ziel ist es, Transformationspfade für die Industrieregion aufzuzeigen, Unternehmen bei der Entwicklung sowie Umsetzung nachhaltiger Technologien zu unterstützen und auf diese Weise einen Technologiehub für nachhaltige Wertschöpfung zu etablieren. Neben der Hochschule Bochum, repräsentiert durch die Professoren Dr.-Ing. Semih Severengiz und Dr. Peter Hense, ist auch die Westfälische Hochschule mit ihrem Standort Gelsenkirchen, unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Brümmer, eng in das Projektvorhaben eingebunden.

Zur Realisierung des Projektes wird im Rahmen einer Vorstudie untersucht, inwieweit der EcoTecHub mit den Schwerpunkten Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit in der Region verankert werden kann. Dies ist entscheidend, um Bergkamen für eine Förderung durch das „5-StandorteProgramm“ des Landes NRW zu qualifizieren. Das Programm ist Teil eines Strukturpakets der Bundesregierung, das bis 2038 Mittel bereitstellt, um den vom Ausstieg aus Steinkohleförderung und -verstromung betroffenen Regionen wirtschaftliche Perspektiven zu eröffnen und den Verlust von Wertschöpfung und Arbeitsplätzen zu kompensieren. Mit dieser Initiative werden innovative Projekte angestoßen und neue Chancen für die Wirtschaftsstandorte im Kreis Unna und darüber hinaus geschaffen.

Brückenschlag zwischen Branchen für eine grünere Region
Ein wichtiger Meilenstein war der Stakeholder-Workshop, der kürzlich in der Ökologiestation des Kreises Unna stattfand und an dem rund 20 Unternehmen aus verschiedenen Branchen wie Energie, Elektronik und Bau, sowie Vertreter aus der Politik teilnahmen. Zu den prominenten Teilnehmern zählten Adrian Mork, Leiter des Referats Klimaschutz, Energie und Nachhaltigkeit der Bezirksregierung Arnsberg, Bernd Schäfer, Bürgermeister der Stadt Bergkamen, und Sascha Dorday, Geschäftsführer der Wirtschaftsförderung Kreis Unna.

In diesem Zusammenhang unterstrich Prof. Dr.-Ing. Semih Severengiz die Bedeutung des Workshops: „Die branchenübergreifenden Unternehmen haben den Bedarf und das große Interesse am geplanten EcoTecHub in Bergkamen klar unterstrichen. Wir freuen uns sehr darüber, da wir mit diesem Workshop einen wichtigen Impuls für die Ausgestaltung des EcoTecHubs erhalten haben. Wir nutzen diesen Rückenwind für unsere weitere Arbeit und wollen die priorisierten Ideen der Unternehmen in ein nachhaltiges Leistungsangebot für die Region überführen.“

Sein Kollege Prof. Dr. Peter Hense betonte weiterhin: „Unsere Arbeit soll das enorme Potenzial widerspiegeln, das in der Verknüpfung von Wissenschaft, Wirtschaft und nachhaltiger Entwicklung liegt. Durch die Fokussierung auf die Kreislaufwirtschaft wollen wir nicht nur die ökologische, sondern auch die ökonomische Nachhaltigkeit für die Region sichern“.

Übereinstimmung mit den Zielen des EU Green Deal
Der EcoTecHub Bergkamen steht im Einklang mit den Zielen des EU Green Deal und den nationalen Bestrebungen für eine Kreislaufwirtschaft, die als entscheidend für das Erreichen der Klimaschutzziele angesehen wird. Die beteiligten Forschungsteams des EcoTecHub Bergkamen streben an, eine Vorreiterrolle für eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung sowohl in der Region als auch darüber hinaus einzunehmen. Dies soll durch die Bereitstellung innovativer Lösungen für technische und ökologische Herausforderungen sowie durch die Unterstützung des Strukturwandels in der ehemaligen Steinkohleregion erreicht werden.
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EcoTecHub Bergkamen in Kürze
Das Forschungsprojekt EcoTecHub Bergkamen widmet sich der Entwicklung eines Technologie-Hubs für nachhaltige Wertschöpfung im Kreis Unna. Ziel ist es, den Übergang zur Kreislaufwirtschaft zu beschleunigen und Unternehmen sowie die Region im Strukturwandel zu unterstützen.
Weitere Informationen: https://www.hochschule-bochum.de/labor-nachhaltigkeit-technik/ecotechub-bergkamen/