Nachhaltige Produktion

Was bedeutet Nachhaltigkeit eigentlich?

Nachhaltigkeit bedeutet die Bedürfnisse der Gegenwart so zu befriedigen, dass die Möglichkeiten zukünftiger Generationen nicht eingeschränkt werden. Dabei hat Nachhaltigkeit mit Wirtschaft, Ökologie und sozialer Gerechtigkeit drei unterschiedliche Aspekte die beachtet werden müssen. Die Mitgliedsstaaten der vereinten Nationen haben im Jahr 2015 die 17 Ziele für Nachhaltige Entwicklung formuliert, welche bis 2030 erreicht werden sollen. Diese Ziele sind untereinander stark verknüpft und so entwickelt das sie global und universell anwendbar sind. Das ist ein ambitioniertes Ziel welches von großer Bedeutung für die Zukunft aller ist.

Was können wir tun ?

Das Institut für technische Biokatalyse (ITB) ist Teil des United Nations Universtity Hubs „Engineering to Face Climate Change“. In dieser Kooperation treffen sich internationale Expertise und technische Innovation um gemeinsam die Herausforderungen des Klimawandels zu bewältigen. Diese Partnerschaft zwischen der TUHH und der United Nations University (UNU) zielt darauf ab innovative Strategien zu entwickeln um Ressourcen besser zu Nutzen, die Öffentlichkeit zu informieren und Forscher weltweit auszubilden.

Die Katalyse von chemischen Reaktionen ist ein wichtiger und spannender Aspekt der Chemie. Sowohl in der Forschung als auch in der großtechnischen Synthese spielen Katalysatoren eine große Rolle. Als Biokatalysatoren werden vor allem Enzyme bezeichnet mit deren Hilfe eine Reaktion katalysiert werden kann. Am ITB wird an vielen Lösungen geforscht in denen Enzyme eingesetzt werden können um aktuelle technische Herausforderungen zu lösen.

Wieso ist Biokatalyse von Interesse ?

Es gibt viele verschiedenen Gründe warum die Biokatalyse wichtig ist und einige der Nachhaltigkeitsziele stehen hier nun mehr im Fokus. Die Industrie ist immernoch für etwa 8 % der jährlichen CO₂ Emmisionen verantwortlich und hat dadurch natürlich einen großen Einfluss aber auch eine große Verantwortung . Die Bereitstellung von Energie macht in Deutschland einen Anteil von über 28 % des ausgestoßenen CO₂ aus. Dies macht deutlich welches Potential in der Einsparung von Energie liegt.

Energiesparende Reaktionen
Enzyme gewinnen immer mehr an Bedeutung in Zeiten von nachhaltigeren Produkten, Energiewende und Energiekrisen. Die Temperaturen von biokatalytischen Reaktionen sind deutlich niedriger als die von den meisten herkömmlichen chemischen Reaktionen. Die Ursache dafür liegt in der optimalen Reaktionstemperatur der Enzyme die an ihre natürliche Umgebung angepasst sind. Reaktionen mit Biokatalysatoren benötigen in der Regel auch keinen hohen Druck um ablaufen zu können, was viel Energie einspart.

Weniger Rohstoffe
Enzymatisch katalysierte Reaktionen bieten das Potential weniger Rohstoffe zu verbrauchen. Die Biokatalysatoren werden in deutlich geringeren Konzentrationen benötig als chemische Katalysatoren. Auch mildere pH Werte im Reaktionsmedium führen dazu das weniger Säuren und Basen eingesetzt werden müssen um eine Synthese zu realisieren. Dies liegt zum Beispiel daran das weniger Prozessschritte benötigt werden um das Produkt herzustellen.

Weniger Nebenprodukte
Durch die Spezifität in Hinsicht auf Reaktion und Substrat führen Enzyme normalerweise nur einen einzigen Reaktionstyp durch und setzen nur ein spezifisches Substrat um. Durch diese Eigenschaft kann die Umwandlung aber auch in einer Mischung aus verschiedenen Stoffen stattfinden. Sogar Enantiomere eines Stoffes können von Enzymen unterschieden werden und nur das spezifische Molekül wird umgesetzt. Weniger Nebenprodukte bedeutet auch weniger Prozesschritte um das Endprodukt zu erhalten.

Prozesse verändern
Und was können wir nun tun um nachhaltiger zu werden ? Wir versuchen das hier am Beispiel einer Creme zu verdeutlichen. Wir sprechen darüber Welche Inhaltsstoffe benötigt werden um eine Creme herzustellen. Woher kommen diese und welche Alternativen gibt es um sie herzustellen? Was kann man an diesem Produkt ändern um nachhaltiger zu werden?