Integrierte Bioraffinerien weisen den Weg

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Bisher bekannte Verfahren zur enzymatischen Verzuckerung erfordern allerdings eine aufwändige Vorbehandlung der Biomasse. Auch sind die eingesetzten Enzyme bisher sehr teuer. Der Preis ist in den letzten Jahren jedoch um mehr als eine Größenordnung zurückgegangen, so dass in der näheren Zukunft eine Reihe größerer Pilotanlagen errichtet werden sollen.

Auf Basis der Hemicellulosen bzw. der daraus gewonnenen C5- und C6-Zucker können unter Einsatz geeigneter Mikroorganismen im Prinzip analog zur heutigen „weißen Biotechnologie“ auf Glukosebasis eine Vielzahl von Chemikalien hergestellt werden.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, die Hemicellulosen, die keine sehr hohen Polymerisationsgrade aufweisen, zu pfropfen bzw. querzuvernetzen. Dadurch lassen sich Biokunststoffe erzeugen („Xylophan“).

Biomass to Liquid: Nicht nur für Kraftstoffe interessant

Das „Biomass to Liquid“-Konzept setzt dagegen auf die Erzeugung von Synthesegas (CO und H2) aus trockener Biomasse. Daraus wird im Fischer-Tropsch-Verfahren oder über die Methanol-Route Kraftstoff gewonnen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sind große Anlagen notwendig.

Die wichtigsten derzeit verfolgten Konzepte des Forschungszentrums Karlsruhe und der Choren GmbH sehen als vorgelagerten Schritt die Pyrolyse der trockenen Biomasse bei ca. 500 °C vor. Dabei entstehen Öl, Gas und Koks. Das Gas wird direkt als Energiequelle für die Pyrolyse eingesetzt, Koks und Öl dagegen führt man zu einem sogenannten „Bioslurry“ zusammen, der dann in einer zentralen Anlage vergast wird.

Bei der technologischen Entwicklung in diesem Bereich ist Deutschland derzeit führend. Bei der Vergasung von „black liquor“, der Ablauge von Zellstoffbetrieben, sind skandinavische Unternehmen wie Chemrec die Vorreiter.

Außer synthetischen Kraftstoffen lassen sich auf der Basis von Syngas mit bekannten Verfahren aber auch Alkohole, Aldehyde, oder kurzkettige Alkene erzeugen. Damit werden auch Polyolefine auf der Basis nachwachsender Rohstoffe zugänglich.

Integrierte Bioraffinerien als nächster Schritt

Die Verschiebung von der Kraftstoff- zur stofflichen Nutzung ist in integrierten Bioraffinerien am weitesten zu verwirklichen. Ein möglicher Ausgangsstoff ist Getreide: Ausgehend von der Aufbereitung von Getreide zur Erzeugung reiner Stärke bzw. von Zucker durch enzymatische Hydrolyse wird mittlerweile von einer Reihe von Firmen die Integration darauf aufbauender weiterer Produktströme verwirklicht.

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