Insekten liefern Grundstoff für die Textilindustrie
Insektenchitin zu biobasierten Chemikalien verarbeiten
Bei der Textilverarbeitung kommen oftmals schädliche Chemikalien zum Einsatz. Deswegen forscht das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB an unbedenklichen biobasierten Alternativen. Das Institut arbeitet daran, Reststoffe aus der Futtermittelindustrie zur Herstellung von Chitosan zu verwenden. Das Biopolymer soll als Schlichtemittel bei der Verarbeitung von Garnen oder zur Funktionalisierung von Textilien genutzt werden.
Nach der Häutung der Larven bleiben Insektenhäute als Reststoff.
© Fraunhofer IGB
Film aus Chitosan. Die Filmbildung ist wichtig beim Schlichten der Garne.
© Fraunhofer IGB
Chitin ist ein Hauptbestandteil von Insektenhäuten und -panzern und fällt in großen Mengen bei der Herstellung von Tierfutter an, seitdem die Futtermittelindustrie verstärkt auf Insekten als Proteinlieferanten setzt. Insekten haben den Vorteil, dass sie sich schnell vermehren und günstig zu züchten sind. Das macht sie zu einer nachhaltigen Proteinquelle. Bisher setzte man hierfür eher auf Soja, dessen Anbau allerdings in direkter Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion steht und viel Wasser benötigt. Zunächst waren Insektenproteine für die Geflügel- und Schweinemast zugelassen. Seit Sommer 2017 dürfen sie auch als Futtermittel für Fische eingesetzt werden. Es ist also damit zu rechnen, dass die Nutzung von Insektenproteinen zukünftig noch an Bedeutung gewinnen wird.
Insekten liefern Futterproteine – Abfallprodukt Chitin lässt sich als Wertstoff nutzen
Der Futtermittelindustrie geht es um die Proteine, doch die Häute und Panzer der Insekten bleiben als Abfallprodukt zurück. Können diese auch verwertet werden, trägt das zur Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Futtermittelproduktion bei. Das Potenzial ist enorm: Im Laufe ihrer Entwicklung häuten sich die Larven der Insekten mehrere Male. Die dabei zurückbleibenden Häutungsprodukte bestehen bis zu 40 Prozent aus Chitin.
In dem Verbundprojekt »ChitoTex« untersucht das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, wie Insektenchitin aus der Futtermittelproduktion zu biobasierten Chemikalien für die Textilverarbeitung verarbeitet werden kann. »Wir beschäftigen uns seit Langem mit der Entwicklung von Verfahren zur Verwertung von Rest- und Abfallstoffen und besitzen daher die benötigte Expertise«, erklärt Dr. Susanne Zibek, die am Institut den Forschungsbereich der Industriellen Biotechnologie leitet.
Biopolymer Chitosan als Ersatz für umweltschädliche Fluorcarbone
Zunächst trennen die Fraunhofer-Forscher das Chitin von weiteren Bestandteilen der Insektenhäute, vor allem Proteinen und Mineralien. »Um dann Chitin mittels Deacetylierung zu Chitosan zu verarbeiten, untersuchen wir verschiedene Wege«, erläutert Zibek. »Mit einem Enzymscreening suchen wir beispielsweise nach passenden Enzymen für den Deacetylierungsprozess«.
Aufgrund seiner Fähigkeit zur Filmbildung lässt sich Chitosan als Schlichtemittel nutzen. Diese verringern die Reibung und verhindern das Aufrauen von Fasern im Webprozess – danach werden sie entweder wieder ausgewaschen oder verbleiben auf der Faser. In beiden Fällen wären biobasierte, natürliche Alternativen zu den bisherigen synthetischen Mitteln von Vorteil für die Verträglichkeit für Mensch und Umwelt.
Die zweite Einsatzmöglichkeit ist die Funktionalisierung von Textilien – also die Ausrüstung von Textilgeweben mit spezifischen Eigenschaften. »Hierfür muss das Chitosan weiter modifiziert werden«, so Zibek. »Mithilfe der funktionellen Aminogruppe wollen wir hydrophobe Moleküle mit dem Chitosan verknüpfen, um Textilien mit wasserabweisenden Eigenschaften zu erzeugen.« Bisher werden für die Ausrüstung von Outdoor-Textilien in großem Maßstab umweltschädliche Fluorcarbone verwendet.
Vom 11. bis 15. Juni präsentiert das IGB seine Arbeiten auf der ACHEMA in Frankfurt am Main.
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