Ökobilanz von Waschmittel-Proteasen

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1 Ökobilanz von Waschmittel-Proteasen Ökobilanz = Analyse der mit der Herstellung eines Produktes verbundenen Umweltbelastungen Herstellung Produkt Emissionen und Abfälle Proteasen wirken in Waschmitteln als Biokatalysator entfernen Eiweißflecken, z. B. Milch, Blut,... werden von Mikroorganismen hergestellt sind durch keine anderen Substanzen zu ersetzen Energieund Rohstoffverbrauch Eiweisspartikel Abwasser Protease

2 Entwicklung neuer Proteasen Erforderliche Protease-Menge für vergleichbare Waschleistung: 100% 80% 60% Leistung - S 40% 20% 0% - S Gentechnische Verfahren Mikroorganismus Protease-Gen Mikroorganismus aus der Natur isoliert durch Selektion optimiert Gentechnische Verfahren Protein Engineering

3 Protease-Herstellung Energie Fermentation Herstellung der Protease Abwasserreinigung Luftemission + Aufarbeitung Enzymkonzentratgewinnung Sterilisation Konzentrat Biomasse Rohstoffe Konfektionierung "Verpacken" des Enzyms in Granulat Abfall Abwasser Protease-Granulat Nebenprodukt Dünger

4 Energie und Rohstoffe Primärenergieverbrauch: -S regenerierbare Energie fossile Energie 0% 20% 40% 60% 80% 100% Hoher Anteil an Wasserkraft durch Produktion in Österreich. Rohstoffverbrauch: -S fossil mineralisch landwirtschaftlich 0% 20% 40% 60% 80% 100% Besonders starke Reduktion der fossilen Rohstoffe. Reduktion um mindestens 80 %

5 Emissionen und Abfälle Kohlenmonoxid Stäube Stickoxide Schwefeldioxid Kohlenwasserstoffe Kohlendioxid Emissionen -S für alle Parameter -S 0% 20% 40% 60% 80% 100% Abfall -S 0% 20% 40% 60% 80% 100% 98 % hausmüllähnlicher Gewerbeabfall Abwasser (CSB) 0% 20% 40% 60% 80% 100% CSB: Chemischer Sauerstoffbedarf Reduktion um 80 bis 90 %

6 Fazit und Ausblick Heute Biozym 1) erzielt durch die -S-Herstellung 2) für Henkel-Produkte eine jährliche Einsparung von: Giga-Joule = Haushalte 3) * 1 Jahr waschen 4) 1) Biozym = Joint Venture Henkel & Sandoz 2) im Vergleich zur -Produktion 3) entspricht etwa der Anzahl von Haushalten in Tirol 4) 170 Waschvorgänge Morgen geringerer Energie- und Ressourcenverbrauch weitere Senkung der Umweltbelastungen PROTEIN ENGINEERING gezielte Modifikation des Protease-Moleküls

7 Waschmittel mit Enzymen Unverzichtbar für manche Anschmutzungen z. B. Proteasen gegen Ei-Anschmutzungen ungewaschen ohne Protease mit Protease Reduzierung von Waschtemperatur und Material Weissgrad (%) Dosiermenge pro Waschgang (g) 160 Wasserwert 40 C 120 ohne Protease Persil Normalware Persil Supra 60 C 80 Persil Megaperls 40 C mit Protease Persil Tabs Wäschepflege: Cellulasen 15x gewaschen 15x gewaschen Bessere Leistung, Schonung, Pflege

8 Gentechnik zur Verbesserung von Enzymen Protein engineering Rationaler Ansatz Identifikation interessanter Stellen am Computer Gezielte Mutagenese Einführung der Mutation(en) im Gen Verbesserung Zufallsmutagenese Bibliothek an Zufallsmutanten Screening Durchmusterung der Bibliothek Directed Evolution Oxidationsstabile Protease Aktivität M222 M222C M222A Zeit [Min]

9 Gentechnik zur Enzymherstellung Wirtschaftliche Herstellung Produktionsstamm = Stamm mit überlegener Produktionsleistung plus Gen für Zielprotein Wildstamm, Gen für Zielprotein (Protease) Technische Herstellung im Fermenter Stamm mit besserer Produktionsleistung (Hochleistungsstamm) Produktionsstamm (rekombinanter Hochleistungsstamm) Ausbeute (%) WS HLS rhls WS = Wildstamm HLS = Hochleistungsstamm rhls = rekombinanter Hochleistungsstamm Aufarbeitung Steigerung der Produktivität und Wirtschaftlichkeit

10 Enzymkonfektionierung 1970: Allergien durch Enzymfeinstaub in der Waschmittelproduktion seit 1971: Staubfreies Produkt durch Granulierung Aufgearbeitetes Enzym Granulierung 1-3% Enzym Leistung, z. T. Stabilität Granulat Qualität (Staubfreiheit, Farbe), z. T. Stabilität Verkapseltes Produkt Endprodukt