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Pflanzenölproduktion im Technikumsmaßstab

Pflanzenöl-Bioraffinerie könnte bald Wirklichkeit werden

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Die Teilprojekte im Einzelnen

Zur Herstellung der Dicarbonsäuren, etwa der langkettigen 1,18-Octadecendisäure, gelang es dem Fraunhofer IGB, mehrere geeignete Hefestämme zu identifizieren. Derzeit erfolgt eine umfangreiche Charakterisierung und Optimierung ausgewählter Hefestämme mit dem Ziel, einen Produktionsstamm mit hohen Raum-Zeit-Ausbeuten zu erhalten, der für die industrielle Produktion geeignet ist.

Umicore und das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT untersuchten die Metathese von ungesättigten Fettsäureestern. Sie identifizierten geeignete Katalysatoren, stellten sie im technischen Maßstab her und überführten die Reaktion gemeinsam in der Pilotanlage des Fraunhofer IGB am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in den 100-kg-Maßstab.

Epoxidherstellung mithilfe von Lipasen

Für die biotechnische Epoxidierung konnten die Forscher des Fraunhofer IGB und des Partners Eucodis mehrere Lipasen identifizieren und in Zusammenarbeit mit der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg rekombinant herstellen. Mithilfe dieser Lipasen ließen sich Epoxide aus Pflanzenölen, freien Fettsäuren, Fettsäuremethylestern, Dicarbonsäuren und langkettigen Alkenen im Labor herstellen. Nach Identifikation geeigneter Kennzahlen zur Maßstabsübertragung konnte das Fraunhofer IGB die Epoxidierung auch erfolgreich im Technikumsmaßstab umsetzen.

Diese Arbeiten bieten eine hervorragende Basis, um die Verfahren weiter in den industrienahen Maßstab zu übertragen. In Zusammenarbeit mit Eucodis wurde außerdem die Eignung hochaktiver Lipasen zur Hydrolyse und Umesterung verschiedener Pflanzenöle und Herstellung unterschiedlicher Syntheseester gezeigt. Der Projektpartner Hobum Oleochemicals optimierte Verfahren zur chemischen Epoxidierung und entwickelte Prozesse zur Herstellung von Polymeren auf Basis der Pflanzenölepoxide und hydrophoben Beschichtungen.

Polyolester auf Basis von Senföl

Darüber hinaus konnten die Industriepartner DHW und Addinol Lube Oil in enger Zusammenarbeit Polyolester auf Basis von Senföl erfolgreich im Pilotmaßstab entwickeln und deren Eignung als Biohydrauliköle vom Typ HEES oder als schwerentflammbare Hydrauliköle vom Typ HFDU zeigen. Weiterhin erarbeiteten sie die Voraussetzungen für die Formulierung von Emulsionstrennmitteln für Beton auf Pflanzenölbasis.

Um auch das bei der Gewinnung von Fettsäurederivaten und Syntheseestern anfallende Nebenprodukt Glyzerin zu verwerten, untersuchte Linde Engineering dessen Konversion in Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff zur Nutzung in chemischen Prozessen im Pilotmaßstab. Zusätzlich entwickelte und optimierte die Firma Taminco die Aminierung von Glyzerin.

Vervollständigt wurden die untersuchten Ansätze für ein Pflanzenöl-Bioraffinerie-Konzept durch eine entwicklungsbegleitende ökonomische und ökologische Bewertung vom Anbau der Rohstoffe über die untersuchten Verfahren bis hin zum ausgewählten Produkt durch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die TLL sowie Betrachtungen zur möglichen stofflichen und prozesstechnischen Integration am Chemiestandort Leuna durch die Infraleuna.

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