Insektenbioraffinerie: Nutzung von Chitin, Fetten und Proteinen

Insektenproteine stellen eine nachhaltige und immer wichtige werdende Nahrungsquelle für Mensch und Tier dar. Einige Vertreter des Insektenreiches werden bereits kommerziell unter kontrollierten Bedingungen gezüchtet. Die kommerziell hergestellten Insektenproteine besitzen großes Potenzial als Alternative zum Sojaprotein und werden beispielsweise schon als Fischfutter eingesetzt.

Verwertung aller Reststoffströme der Insektenzucht mit Insektenbioraffinerie

Am Fraunhofer IGB verfolgen wir das Konzept einer Insektenbioraffinerie, in welcher alle Stoffströme nach der Insektenzucht wertschöpfend verwertet werden. So wird ein nachhaltiges Bioraffinerie‑Konzept durch die ganzheitliche Nutzung von Insektenhäuten, -proteinen und -fetten realisiert.

Ziel ist es, neue Chemikalien aus dem Insektenfett herzustellen, um fossile oder tropische Rohstoffen zu substituieren. Die bioabbaubaren Biopolymere Protein und Chitosan möchten wir technisch einsetzen und so einen weiteren Umweltbeitrag leisten.

Bioabfall, verdorbene Lebensmittel oder Großküchenabfälle werden bisher noch nicht ausreichend genutzt und größtenteils nur in der Kompostieranlage verwertet.

Fliegen legen ihre Eier gerne in der Biotonne oder auf verdorbene Lebensmittel ab, aus denen nach kurzer Zeit bis zu 1000 Larven pro Fliegeneiablage schlüpfen. Die Larven fressen sich durch den vielfältigen Bioabfall, bis sie nach sieben Tagen mit 1-1,5 cm Länge je Larve vollgemästet sind. Die Larve, aber auch die Fliege, ist voller Protein und Fett. Die Häute der Larve und der Körper der adulten Fliege bestehen zu einem Großteil aus dem Biopolymer Chitin.

Insektenbioraffinerie-Pilotanlage am Fraunhofer IGB

Dies nutzen wir in unserem neuartigen Ansatz und haben im Projekt InBiRa erstmals eine Insektenbioraffinerie am Fraunhofer IGB aufgebaut, in welcher Abfall- und Restströme in neue hochwertige Produkte umgewandelt werden. Das Projekt wurde vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg und der Europäischen Union im Rahmen des EFRE-Programms »Bioökonomie – Bioraffinerien zur Gewinnung von Rohstoffen aus Abfall und Abwasser – Bio-Ab-Cycling« gefördert.

In unserer Insektenbioraffinerie nutzen wir Hermetia illucens, die Schwarze Soldatenfliege, als gegenüber verdorbenen biogenen Stoffen sehr robuste Fliege und Larve.

Aus dem Fett können wir mit (bio-)chemischen Reaktionen Dicarbonsäuren für Polyester, Biotenside als Seifen, Schmierstoffe und sogar Biodiesel gewinnen.

Aus den beiden Biopolymeren Protein und Chitin/Chitosan können bioabbaubare Stoffe, wie Folien für Verpackungen, Klebstoffe, Beschichtungen oder Verdickungsmittel für Farben oder Kosmetik hergestellt werden.

Das Insektenfett beinhaltet mittelkettige Fettsäuren. Es ist chemisch identisch mit tropischen Fetten wie Kokosfett oder Palmkernöl und stellt die einzige heimische Fettquelle dieser Art dar.

Aus dem Insektenfett können wir mit (bio-)chemischen Reaktionen Dicarbonsäuren als Ausgangsstoff für Polyester, Biotenside als Seifen, Schmierstoffe und sogar Biodiesel gewinnen.

Im Projekt ChitoTex haben wir uns als Pioniere erstmals mit der Verwertung der Insektenhäute befasst. Es ist uns gelungen, hochreines Chitosan herzustellen und als Schlichtemittel zum Schutz von Garnen in der Textilindustrie einzusetzen.

Aufgrund seiner chemischen Struktur mit Bindestellen für weitere Funktionalitäten bietet sich das nachwachsende Biopolymer darüber hinaus auch zur nachhaltigen Veredlung und fluorfreien Hydrophob-Ausrüstung von Baumwolle, Polyester und Mischgeweben an. Dies haben wir in den Projekten HydroFichi und ExpandChi untersucht und erfolgreich demonstriert.

Eine weitere Anwendung von Chitosan haben wir im Projekt LaChiPur untersucht: Die Modifizierung mit Laccase zu einem biobasierten Flockungsmittel zur Behandlung komplexer agroindustrieller Abwässer.

Das Fraunhofer IGB möchte zukünftig auch das Insektenprotein nutzen, etwa zur Herstellung von Verpackungsfolien, um damit eine bioabbaubare Alternative zu synthetischen Kunststoffen zu liefern.

Darüber hinaus eignet sich der Proteinanteil der Insekten zur Herstellung von biobasierten Klebstoffen, Bindemitteln und Beschichtungen.