Nachhaltige Produktion

Was bedeutet eigentlich Nachhaltigkeit?

Nachhaltigkeit bedeutet, die Bedürfnisse der Gegenwart so zu befriedigen, dass die Möglichkeiten künftiger Generationen nicht eingeschränkt werden. Nachhaltigkeit hat drei verschiedene Aspekte, die es zu berücksichtigen gilt: Ökonomie, Ökologie und soziale Gerechtigkeit. Im Jahr 2015 haben die Mitgliedsstaaten der Vereinten Nationen die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung formuliert, die bis 2030 erreicht werden sollen. Diese Ziele sind stark miteinander verknüpft und so entwickelt, dass sie global und universell anwendbar sind. Dies ist ein ehrgeiziges Ziel, das für die Zukunft aller Menschen von großer Bedeutung ist.

Was können wir tun?

Das Institut für Technische Biokatalyse (ITB) ist Teil des Hub der Universität der Vereinten Nationen (UNU) „Engineering to Face Climate Change“. Diese Kooperation bringt internationales Fachwissen und technische Innovation zusammen, um gemeinsam die Herausforderungen des Klimawandels zu bewältigen. Diese Partnerschaft zwischen der TUHH und der UNU zielt darauf ab, innovative Strategien zu entwickeln, um die 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. Katalysatoren spielen sowohl in der Forschung als auch bei der Synthese im großen Maßstab eine wichtige Rolle. Biokatalysatoren sind in erster Linie Enzyme, die zur Katalyse einer Reaktion eingesetzt werden können. Das ITB erforscht zahlreiche Lösungen, bei denen Enzyme eingesetzt werden können, um aktuelle technische Herausforderungen zu lösen.

Wieso ist Biokatalyse von Interesse?

Es gibt viele verschiedene Gründe, warum die Biokatalyse wichtig ist, und einige der Nachhaltigkeitsziele stehen hier nun stärker im Mittelpunkt. Die Industrie ist nach wie vor für rund 8% der jährlichen CO2-Emissionen verantwortlich und hat damit natürlich einen großen Einfluss, aber auch eine große Verantwortung. Die Energiebereitstellung ist für über 28% der CO2-Emissionen in Deutschland verantwortlich. Das zeigt deutlich, welches Potenzial in der Energieeinsparung liegt.

Energiesparende Reaktionen
In Zeiten von nachhaltigeren Produkten, Energiewende und Energiekrisen gewinnen Enzyme zunehmend an Bedeutung. Die Temperaturen biokatalytischer Reaktionen sind deutlich niedriger als die der meisten herkömmlichen chemischen Reaktionen. Der Grund dafür liegt in der optimalen Reaktionstemperatur der Enzyme, die an ihre natürliche Umgebung angepasst sind. Reaktionen mit Biokatalysatoren erfordern im Allgemeinen auch keinen hohen Druck, was viel Energie spart.

Weniger Rohstoffe
Enzymatisch katalysierte Reaktionen bieten die Möglichkeit, weniger Rohstoffe zu verbrauchen. Die Biokatalysatoren werden in wesentlich geringeren Konzentrationen benötigt als chemische Katalysatoren. Mildere pH-Werte im Reaktionsmedium bedeuten auch, dass weniger Säuren und Basen eingesetzt werden müssen, um eine Synthese zu realisieren. Das liegt zum Beispiel daran, dass weniger Prozessschritte zur Herstellung des Produkts notwendig sind.

Weniger Nebenprodukte
Aufgrund ihrer Reaktions- und Substratspezifität führen Enzyme normalerweise nur eine Art von Reaktion durch und setzen nur ein bestimmtes Substrat um. Diese Eigenschaft ermöglicht jedoch, dass die Umsetzung auch in einem Gemisch verschiedener Stoffe stattfinden kann. Sogar Enantiomere eines Stoffes können von Enzymen unterschieden werden und nur das spezifische Molekül wird umgesetzt. Weniger Nebenprodukte bedeuten auch weniger Produktionsschritte zur Gewinnung des Endprodukts.

Prozesse verändern
Was können wir also tun, um nachhaltiger zu werden? Wir werden versuchen, dies am Beispiel einer Creme zu veranschaulichen. Wir sprechen darüber, welche Zutaten für die Herstellung einer Creme benötigt werden. Woher kommen sie und welche Alternativen gibt es, um sie herzustellen? Was können wir an diesem Produkt ändern, um es nachhaltiger zu machen?