Bio-Schmier

Motivation und Problemstellung

© Fraunhofer IME | Daniel Kreft
Schwarze Soldatenfliegenlarven und das daraus extrahierte Fett als nutzbarer Rohstoff
© Fraunhofer IME | Daniel Kreft
Manuelle Fetttrennung aus Larven von der Schwarzen Soldatenfliege mit organischem Lösungsmittel.
© Fraunhofer IME | Daniel Kreft
Automatisierte Fetttrennung aus Larven von der Schwarzen Soldatenfliege mit organischem Lösungsmittel.

Das Projektkonsortium möchte durch »Bio-Schmier« Lösungen für die aktuellen Problematiken steigender Rohstoffpreise und unsicherer Rohstoff-Verfügbarkeiten sowie steigender Energie- und Prozesskosten entwickeln. Unser Lösungsansatz adressiert die Erhöhung der Rohstoffresilienz durch eine bisher ungenutzte biogene Quelle – Insektenfette - sowie die Verbesserung der Prozess- und Energieeffizienz am Beispiel der Metallumformung. Unsere Plattformtechnologie wird so ausgelegt, dass sie auch auf andere Rohstoffe und Prozesse transferiert werden kann.

Die chemische Industrie ist seit einiger Zeit mit einer stärker werdenden Limitierung im Bereich biogener Fette und Öle konfrontiert. Dies hat sich in der aktuellen Krise bei der Rohstoffversorgung noch weiter verschärft. Altfette und Tierfette stehen nicht mehr zur Verfügung, da diese nahezu vollständig für die Herstellung hydrierter Öle eingesetzt werden. Die langjährigen Forschungsbemühungen im Bereich Algenöl für die chemische Industrie konnten sich bisher nicht durchsetzen. Lediglich im Nahrungsmittelbereich oder in der Biogasproduktion spielt Algenöl eine Rolle. Pflanzliche Öle sind zwar auf dem Weltmarkt in großen Mengen vorhanden, jedoch gehen diese fast ausschließlich in die Nahrungsmittelproduktion oder werden auch aufgrund gesetzlicher Vorgaben im Kraftstoffsektor eingesetzt. Die aktuelle und sich verstetigende Versorgungskrise bei fossilen Rohstoffen macht die Entwicklung konkurrenzfähiger, biobasierter Produktalternativen in der chemischen Industrie jedoch essentiell. Im Idealfall sollen dabei Rohstoffalternativen gefunden werden, die in Europa unabhängig von den Schwankungen und Risiken des Weltmarktes produziert werden können. Eine geeignete Alternative können künftig Insektenfette werden. Dafür spricht ein vielversprechendes chemisches Profil, das für die Nahrungsmittelproduktion nachteilig, für die chemische Industrie jedoch sehr vielversprechend ist. In der Schmierstoffanwendung besteht das Problem einer unzureichenden Interaktion von Schmierstoffen und Werkstoffoberflächen. Dies resultiert vorwiegend aus der fehlenden Abstimmung beider Systeme aufeinander und führt zu unnötig hohem Verschleiß, schnellerer Werkzeugabnutzung, schnellerer Schmierstoffalterung, höheren Reibungsverlusten und Prozesstemperaturen. »Bio-Schmier« möchte hier zusätzlich einen wesentlichen Beitrag zur Materialeffizienz sowie zur Verlängerung der Einsatzzeiten von Medien und Prozessen leisten, um so Produktions- und Energiekosten zu reduzieren. Die Insektenproduktion kann mit heimischen Reststoffen als Futtersubstrat durchgeführt werden, sodass eine nachhaltige Rohstoffquelle für die Oleochemie zur Verfügung steht. 

Prozesskette bei der Schmierstoffentwicklung

Projektziel und Lösungsansatz

© Fraunhofer IME | Andreas Vilcinskas
Extrahiertes Insektenfett
© Hermetia Bio Science
Beispielhaftes fertiges Produkt

Unsere Lösungen sollen dazu beitragen, die aktuellen Problematiken steigender Rohstoffpreise und unsicherer Rohstoffverfügbarkeiten sowie steigender Energie- und Prozesskosten entgegen zu wirken.

Unser Lösungsansatz adressiert die Erhöhung der Rohstoff-Resilienz durch eine bisher ungenutzte biogene Quelle sowie die Verbesserung der Prozess- und Energieeffizienz am Beispiel der Metallumformung. Wir wollen eine neue Generation biobasierter Schmierstoff-systeme auf Basis von Insektenfetten entwickeln, die mit angepassten Werkzeug-beschichtungen interagieren kann. Die entwickelte Plattformtechnologie soll Hochleistungsanwendungen auch mit komplett biobasierten Medien unter Beibehaltung des prozesstechnischen Technologiestandards ermöglichen.

 

Unsere Projektziele sind:

  • Entwicklung eines innovativen Prozesses zur Insektenzucht, mit dem sowohl die Bereitstellung von Protein als auch Fett unter Verwendung möglichst heimischer Futtersubstrate auf Basis nicht/gering wertgeschöpfter organischer Nebenströme gelingt.
    • Bereitstellung eines maßgeschneiderten Fettsäureprofils durch angepasste Larvenernährung mit geeigneten Nebenströmen
  • Entwicklung eines Schmierstoffsystems unter Verwendung ver- und umgeesterter Insektenfette mit einer spezifischen Fettsäureverteilung sowie eines Additivsystems auf Basis von pflanzlichen Nebenströmen aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie.
    • Gewährleistung einer hohen tribologischen Funktionalität sowie einer hohen Löslichkeit von Additiven im Basisfluid
  • Entwicklung angepasster Werkzeugoberflächen. Durch Modifikation der Werkzeugbeschichtungen mit spezifischen Legierungselementen sollen der polare und disperse Anteil der Oberflächenenergie angepasst werden. Weiterhin sollen additivspezifische Andockelemente eingebaut werden.
    • Möglichkeit einer verbesserten Schmierstoffbenetzung und Anbindung der Leistungsadditive zur Verbesserung der tribologischen Additivwirkung
  • Demonstration und Funktionsnachweis der Technologie am Beispiel Metall-umformung, unter Einbezug der Auswirkungen auf Folgeprozesse und Rezyklierbarkeit.
    • Akquisition von Industrieprojekten und Lizensierung sowie Transfer auf andere Technologiefelder

Strategische Einordnung

Im FhG Leitprojekt »Future Proteins«, dem BMBF-Leitprogramm Bioökonomie in Ballungsräumen (Projekte: InFeed und InA) sowie der BMBF-Nachwuchsgruppe »SymBioÖkonomie« (Insekten und ihre symbiontischen Mikroben für die zirkuläre BioÖkonomie) werden im Institutsteil Bioressourcen des IME Konzepte für die nachhaltige Bereitstellung von proteinbasierten Nahrungs- und Futtermitteln entwickelt. Eine Verwertung des anfallenden Insektenfettes wurde bisher nicht adressiert. Diese  »Kreislauflücke« soll durch »Bio-Schmier« geschlossen und gleichzeitig die Brücke von der Lebensmittelproduktion in die chemische Industrie geschlagen werden. Durch die Kooperation der beteiligten FhI wird erstmalig die gesamte Prozesskette der Schmierstoffentwicklung durch einen nachhaltigen Entwicklungsansatz abgebildet.

Weitere Projekte

 

»SymBioÖkonomie«

Insekten und ihre symbiontischen Mikroben für die zirkuläre Bioökonomie.

 

»TenEDEN«

Effizienter organischer Dünger aus Mehlwurmfrass.

 

»FutureProteins«

Entwicklung gekoppelter Agrarsysteme für eine resiliente und nachhaltige Produktion von hochwertigen Lebensmittelproteinen.

Weitere Informationen

 

Kreislauforientierte Nahrungs- und Futtermittel Forschung

Dr. Dorothee Tegtmeier

Gruppenleiterin

Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME

Telefon +49 641 97219-170

E-Mail senden

 

 

»Insect Farming«

Wettbewerbsfähiges Insektenprotein als nachhaltiges Futtermittel.

Prof. Dr. Andreas Vilcinskas

Institutsteilleiter »Bioressourcen« & Abteilungsleiter »Schad- und Vektorinsektenkontrolle«

Fraunhofer IME

Telefon +49 641 97219-100

Wie Sie mit uns zusammen arbeiten

Bei Interesse an einer Kollaboration oder einer Forschungs- und Entwicklungsleistung kontaktieren Sie uns!

Prof. Dr. Andreas Vilcinskas

Institutsteilleiter »Bioressourcen« & Abteilungsleiter »Schad- und Vektorinsektenkontrolle«

Fraunhofer IME

Telefon +49 641 97219-100

 

Biodiversitätsforschung