Studie zu Hefe findet Lösung für die Abwasserbehandlung in Olivenmühlen

Eine neue Studie untersucht den Einsatz der Hefeart Yarrowia lipolytica zur Umwandlung von Abwasser aus Olivenmühlen in wertvolle Verbindungen, was potenziell verschiedenen Branchen zugutekommen könnte.

Eine neue Studie, die in der Fachzeitschrift „Fermentation“ veröffentlicht wurde, hat den Einsatz der unkonventionellen Hefe Yarrowia lipolytica untersucht, um Abwasser aus Olivenmühlen in hochwertige Verbindungen umzuwandeln, die in einer Vielzahl von Branchen Anwendung finden, darunter Biokraftstoffe, Lebensmittel- und Pharmabranche.

Die Olivenölindustrie erzeugt erhebliche Mengen an Abwasser, die weltweit auf über 30 Milliarden Liter pro Jahr geschätzt werden.

Dieses Wasser ist ein starker und problematischer Schadstoff, der sich durch einen hohen Salzgehalt und eine hohe elektrische Leitfähigkeit sowie einen hohen Säuregehalt und große Mengen an organischen und phenolischen Verbindungen auszeichnet.

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Diese Eigenschaften machen es schädlich für Bodenmikroben, Wasserlebewesen und die langfristige Bodengesundheit. Insbesondere phenolische Verbindungen tragen zur Resistenz des Abwassers gegenüber der Behandlung bei und hemmen das mikrobielle Wachstum.

Der überwiegende Teil des Abwassers aus Olivenmühlen wird derzeit auf eine von zwei Arten entsorgt. Die erste erfolgt über Verdunstungsteiche, was zu einer erhöhten Luftverschmutzung durch die Freisetzung schädlicher und saurer Gase wie Methan und Schwefelwasserstoff sowie zu einer Kontamination von Boden und Grundwasser durch Auswaschung führt.

Die zweite Möglichkeit ist die Verwendung als organischer Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen. Allerdings wächst auch die Besorgnis über diese Praxis.

Studien haben gezeigt, dass eine langanhaltende und wiederholte Ausbringung zu einer Anreicherung von phenolischen Verbindungen, Salzen und Schwermetallen im Boden, einer verminderten mikrobiellen Vielfalt und Aktivität sowie weitreichende Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt sowie schließlich zur Sterilisierung und Wüstenbildung des Bodens.

Mehrere mikrobielle Organismen wurden als Kandidaten für die Behandlung von Abwässern aus Olivenmühlen vorgeschlagen. Von diesen sticht nach Ansicht der Forscher Yarrowia lipolytica besonders hervor, nicht nur wegen ihrer Fähigkeit, in nährstoffarmen, sauren und phenolreichen Umgebungen zu gedeihen, sondern auch wegen der Bandbreite an wertvollen Substanzen, die sie produzieren kann.

Neben anderen Verbindungen kann die Hefe Lipasen synthetisieren, die in Bereichen wie der Lebensmittelverarbeitung, der Pharmaindustrie und bei Biokraftstoffen wichtig sind; Zitronensäure, die in so unterschiedlichen Branchen wie der Waschmittelherstellung, der Galvanotechnik und der Ledergerbung verwendet wird; sowie Polyole, darunter Mannit, Erythrit und Arabit, die in Produkten wie kalorienarmen Süßungsmitteln und Feuchthaltemitteln Anwendung finden.

Die Hefe synthetisiert zudem Einzellerenöle, die reich an Ölsäure und Linolsäure sind und sich für die Verwendung als Biodiesel oder als Nahrungsergänzungsmittel eignen.

Durch die Modulierung von Kulturbedingungen wie Sauerstoffgehalt, pH-Wert und Kohlenstoffquelle kann die Produktion auf verschiedene Endanwendungen zugeschnitten werden. Die resultierenden Lipidprofile können sogar Kakaobutter nachahmen oder als Vorläufer für Ricinolsäurederivate mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dienen.

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Das Forschungsteam betont, dass diese Möglichkeiten bedeuten, dass der Prozess der Abwasserbehandlung zur Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft in der Olivenölindustrie beitragen kann, ein Schritt, der nicht nur von der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch von nationalen und supranationalen Regierungsstellen wie der Europäischen Union unterstützt wird.

Trotz ihres Potenzials steht der breite Einsatz von Y. lipolytica zur Behandlung und Verwertung von Abwasser aus Olivenmühlen vor mehreren Hindernissen.

Die Zusammensetzung des Abwassers ist sehr variabel und wird unter anderem von Faktoren wie der Olivensorte, der Extraktionsmethode und saisonalen Bedingungen beeinflusst. Diese Variabilität erschwert die Standardisierung der Prozesse und die Leistungsfähigkeit.

Darüber hinaus können Verbindungen, insbesondere Phenole und Salze, die mikrobielle Aktivität oder die Produktausbeute verringern. Während einige Stämme diese Bedingungen vertragen, erfordern andere eine Verdünnung, Vorbehandlung oder Zugabe von Zusatzstoffen, um ihre Effizienz aufrechtzuerhalten.

Auch wirtschaftliche Faktoren stellen Hindernisse dar. Obwohl Y. lipolytica in nicht-sterilen, kostengünstigen Medien wachsen kann, erfordern großtechnische Verfahren Systeme mit energieintensiven Stufen, nachgelagerter Verarbeitung und Marktzugang für biobasierte Produkte.

Die Forscher sind jedoch der Ansicht, dass die Hefe bei ausreichender Forschung in Schlüsselbereichen einen wirtschaftlich tragfähigen Weg darstellt, das Potenzial von Abwasser aus Olivenmühlen zu erschließen und es gleichzeitig sicher aus der Umwelt zu entfernen.

Zur Unterstützung dieser Ansicht verweisen sie auf Proof-of-Concept-Studien und eine beachtliche Menge an bestehender Literatur.