Biologische Abbaubarkeit und Verwendung bzw. Fermentation von Biopolymeren in Biogasanlagen

Die Sorge um die Umwelt und der Wunsch, nicht mehr vom Erdöl abhängig zu sein, motivieren zwar theoretisch zum Umstieg auf grüne Energie, aber in der Praxis gibt es ein Problem: die Wirtschaftlichkeit. Rentiert sich ein Bioreaktor, der Biokunststoff in Wärme und Strom verwandelt? Diese Frage haben die SchülerInnen in ihrer Maturarbeit beantwortet – mit einem überraschend klaren Ja.

Schon in den Osterferien des Vorjahres fuhr die Klasse zum Institut für Agrarbiotechnologie nach Tulln und holte sich erste Informationen. Das nächste Schuljahr begann dann mit intensiven Recherchearbeiten rund um die Themen Biopolymere, Biogas und Mikrobiologie.

Biopolymere, also Kunststoffe aus organischen Stoffen, sind eine umweltfreundliche Alternative zu Standardkunststoffen – und eigentlich nichts Neues: Zelluloid, der erste industriell hergestellte Kunststoff, war genau genommen ein Biokunststoff. Anders als PVC, Polyethylen und Polypropylen verbrauchen Biopolymere kein Erdöl und werden umweltfreundlich hergestellt. Die Entwicklung solcher alternativer Kunststoffe steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber schon jetzt ist es von Bedeutung, sich über das Recycling Gedanken zu machen. Am Ende ihres Lebens lassen sich Verpackungen, Wegwerfbesteck und Büroartikel aus Biokunststoff nämlich kompostieren wie Gemüseabfälle. Oder man gewinnt daraus Energie: Ein Bioreaktor „verdaut“ den Biokunststoff und erzeugt mithilfe von Mikroorganismen Biogas, das dann zum Heizen oder zur Stromgewinnung dient.

So einen Reaktor bauten die SchülerInnen gemeinsam mit ihrem Lehrer Franz-Peter Gast – als Mini-Version im Labor. Das gesamte System brachten sie bei konstanten 40 °C in einem Inkubator, einem Wärmeschrank, unter. Ein Magnetkern rührt den Brei mit bis zu 800 Umdrehungen pro Minute ständig um und gibt den Mikroorganismen Gelegenheit, das Ausgangsmaterial zu verarbeiten. Als „Nahrung“ für den Reaktor kamen Stärkekunststoffe und Polyactide zum Einsatz und Klärschlamm diente als Nährmedium für die Mikroorganismen. Über einen Schlauch war der Reaktor mit einer Wasserflasche verbunden. Dort sammelte sich das Biogas. Die SchülerInnen mussten genau aufpassen, dass alle Schlauch-Verbindungen absolut dicht schlossen. Drei bis fünf Mal pro Tag kontrollierten sie den Fortschritt im Reaktor und erstellten mit den Daten ein Diagramm, das die Aktivitäten der Bakterien dokumentiert.

In drei Versuchen verglichen die SchülerInnen den Gasertrag aus verschiedenen Ausgangsstoffen. Das Ergebnis überraschte nicht nur die Beteiligten: Der Menge an Biogas, die sie mit der Biopolymerfermentation gewannen, fiel wesentlich höher aus als erwartet. Damit war bewiesen: Biokunststoff eignet sich hervorragend zur Gewinnung von Biogas.