Abfälle aus Olivenmühlen gelten als nachwachsender Rohstoff für die Herstellung von Biotensiden

Forscher haben ein innovatives, kostengünstiges und umweltfreundliches Verfahren entdeckt, mit dem sich Nebenprodukte aus der Olivenölproduktion zu wertvollen Biotensiden verwerten lassen.

Der Mittelmeerraum, zu dem Spanien, Italien, Griechenland und Tunesien gehören, produziert den Großteil des weltweiten Olivenöls, wodurch im Produktionsprozess große Mengen an verschmutztem Abfall anfallen.

Forscher suchen aktiv nach Strategien, um die riesigen Mengen an Nebenprodukten aus Olivenmühlen zu reduzieren, die sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich tragbar sind. Spanien als größter Olivenölproduzent hat seine Bemühungen besonders darauf konzentriert, diese Abfallbelastung und ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern.
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Während der Extraktionsphase entsteht eine Paste, die als Alpeorujo oder Olivenmühlenabfall (OMW) bekannt ist. Dieser feste Abfall ist eine reichhaltige Quelle für Polyphenole, die eine antimikrobielle Wirkung aufweisen und dadurch das weitere biologische Recycling hemmen. Derzeit wird Alpeorujo zur Energiegewinnung genutzt, was jedoch weder produktiv noch kosteneffizient ist.

Alpeorujo enthält zudem große Mengen an lignozellulosehaltigem Material, Restöl und Mineralien, die sich als Kohlenstoffquelle für das Bakterienwachstum eignen.

Biosurfactants (BS) sind biologische und biologisch abbaubare oberflächenaktive Moleküle, die durch Fermentation zu verschiedenen chemischen Strukturen wie Glykolipiden, Fettsäuren und Phospholipiden umgewandelt werden. Aufgrund ihrer optimalen Stabilität und Leistungsfähigkeit unter extremen Umweltbedingungen stellen sie zudem eine hervorragende Alternative zu synthetischen Tensiden dar.

Der Einsatz dieser Verbindungen in der Bodenverbesserung sowie in der Lebensmittel-, Medizin- und Pharmaindustrie hat ihren Wert als umweltverträglicher Ersatz für chemisch hergestellte Tenside weiter gesteigert.

Die hohen Entwicklungskosten stellen jedoch einen Nachteil für die großtechnische industrielle Produktion von Biosurfactants dar, und es sind erhebliche Prozessoptimierungen erforderlich, um wirtschaftliche Nachhaltigkeit zu gewährleisten.

Eine von der Landwirtschaft und der Lebensmittelindustrie verfolgte Strategie besteht darin, Abfallprodukte wie Altöle, Fettsäuren und Glycerin durch Fermentation als Kohlenstoffquelle zu nutzen, um die damit verbundenen Produktionskosten zu senken.

Diese Idee führte eine gemeinsame Forschergruppe aus Spanien und Irland zu der innovativen Nutzung von kohlenstoffreichem Alpeorujo bei der Herstellung von Biotensiden durch Fermentationssubstrate der Bakterienarten Pseudomonas aeruginosa und Bacillus subtilis.

In einer bahnbrechenden Wendung wiesen dieselben Forschungsgruppen nach, dass die hydrolytische Vorbehandlung des OMW die Bioverfügbarkeit der im Alpeorujo enthaltenen Zucker deutlich erhöhte, was zu einer markanten Verbesserung der Biosurfactant-Produktion führte.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass im Vergleich zur sauren oder saure-enzymatischen Vorbehandlung die höchste Ausbeute an Tensiden durch die enzymatische Hydrolysevorbehandlung des Abfallnebenprodukts erzielt wurde.

Die Gruppe zeigte außerdem, dass die Verwendung von OMW als einzige Kohlenstoffquelle bei der Biosurfactant-Produktion mit der von Glukose vergleichbar ist, was darauf hindeutet, dass eine großtechnische BS-Produktion zu geringeren Kosten und mit einem effizienteren Substrat möglich ist.

Darüber hinaus wurde die Produktion von Biotensiden nicht nur durch eine erhöhte Konzentration von OMW deutlich verbessert, sondern es kam auch zu einer schnelleren Durchlaufzeit durch den hydrolysierten Vorbehandlungsprozess.

Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass „eine geeignete hydrolytische Vorbehandlung ein Schlüsselfaktor für eine potenzielle industrielle Produktion von Biotensiden aus OMW ist“.

Die Forscher stellten fest, dass „während viele agroindustrielle Rückstände vor der Hydrolysephase eine physikalische Vorbehandlung erfordern, OMW bereits gemahlen ist, sodass durch seine Verwendung dieser energieintensive Schritt vermieden wird. Dies verschafft einen großen Vorteil gegenüber anderen lignocellulosehaltigen agroindustriellen Abfällen bei der zukünftigen Entwicklung eines kosteneffizienten Produktionsverfahrens für Biosurfactants.“