Biomasse stellt die Anlagenbauer vor neue technische Herausforderungen

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Erhebliche Tonnagen müssen nicht nur geerntet, sondern auch transportiert und verarbeitet werden. Die schiere Menge ist nicht die einzige Herausforderung an die Industrie, sondern auch die Diversität. Denn bei 'Biomasse' geht es nicht nur um trockenes Schüttgut wie Mais oder Holzschnitzel, sondern auch um viskose Fluide wie Klärschlamm oder Gülle. So unterschiedlich die Medien, so unterschiedlich auch die Anforderungen an den Transport zum Zielort.

Die Logistik ist nicht der einzige Punkt, der spezielle Lösungen erfordert. Zwischen Lieferung und Weiterverarbeitung muss die Biomasse gelagert werden. Immer wieder kommt es beispielsweise bei Holzschnitzeln zur Selbstentzündung. Schuld daran sind mikrobielle Abbauvorgänge im Holz, die durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Schüttgutes regelrecht katalysiert werden und in manchen Fällen zu Schwel- oder Glimmbränden bis hin zur offenen Flamme führen.

Neben den chemischen Oxidationsreaktionen, die den größten exothermen Anteil zum Gesamtprozess beisteuern, spielen auch physikalische und mikrobiologische Prozesse eine Rolle für den Wärmehaushalt einer Biomasseschüttung, wie die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in ihrem Leitfaden zur Brandvermeidung bei der Lagerung von Biomasse erläutert. So führt z. B. die Adsorption von Wasser an verhältnismäßig trockenen Feststoffoberflächen ebenfalls zur Temperaturerhöhung, da Adsorptionswärme freigesetzt wird.

Nicht nur in trockener Form erfordert Biomasse besondere Aufmerksamkeit. So ist das Lagern von flüssigem Wirtschaftsdünger mit bau- und wasserrechtlichen Auflagen verbunden, die ein Ab- oder Überlaufen der Gülle und damit ein Eindringen in die Kanalisation oder gar Grundwasser verhindern sollen.

Nach der stofflichen Konversion liegen die Produkte in der Regel stark verdünnt vor; häufig handelt es sich um sehr komplexe Produktgemische, die neben diversen Rest- und Abfall-stoffen eine Reihe einander sehr ähnlicher Komponenten beinhalten. Typisch sind z. B. Fermentationslösungen, Zellkulturen oder Pflanzenextrakte.

Eine große Herausforderung liegt deshalb in der Aufreinigung bzw. dem Downstreaming der Produkte, um chemische Standards zu erzielen. Die Mengen an wässrigem Medium sind meist sehr groß und darüber hinaus muss das Produkt oft auch noch aus dem Organismus isoliert werden. Die Extraktion der Produkte aus Fermenterbrühen ist mit bis zu 80 % einer der Hauptkostenfaktoren bei der biotechnologischen Produktion. Weitere technologische Hürden setzt beispielsweise die Entwicklung neuer spezifischer Katalysatoren und Biokatalysatoren.

Auch Produktinhibition während der Fermentation ist ein Problem, nämlich dann, wenn...

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