Biomassefraktionierung

© Sven Döring
Lignocellulosehaltiges Material
© Fraunhofer IGB
Ölsaaten (Raps)

Aufschluss- und Fraktionierungsprozesse für ganzheitliche Nutzung in Bioraffinerien

Hauptziel ist es, Prozesse für Bioraffinerien am Standort Deutschland und europaweit zu etablieren.

Im Fokus stehen Aufschluss- und Fraktionierungsprozesse

  • von lignocellulosehaltigem Material, wie Holz oder Stroh
  • sowie alternativer Verarbeitungslinien von Ölsaaten.

Wir entwickeln die Prozesse im Labormaßstab und skalieren sie zur Überführung in den Pilotmaßstab. Im Bereich der Biomassefraktionierung entwickeln wir neue Technologien und innovative Verfahren zur Aufarbeitung von Lignocellulose, Polysaccharid und ölhaltigen Stoffen, um die ganzheitliche Nutzung der Biomasse zu ermöglichen, die Wertschöpfung zu erhöhen und hochpreisige Endprodukte zu erhalten.

Bioraffinerie-Pilotanlagen am Fraunhofer CBP

Die folgenden Links führen Sie direkt auf die entsprechenden Seiten auf der Website des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, unserem Institutsteil in Leuna.

 

Lignocellulose-Bioraffinerie

Für den Aufschluss von lignocellulosehaltigen Rohstoffen und deren Fraktionierung in die chemischen Grundbestandteile Lignin und Zucker bzw. Faserstoffe steht eine eigens entwickelte integrierte Pilotanlage zur Verfügung. Die Anlage ermöglicht den Aufschluss mit organischen Lösungsmitteln unter erhöhten Drücken und Temperaturen, der sogenannten Organosolv-Technologie.

 

Ölsaaten-Bioraffinerie

Hier kommt das milde EthaNa-Verfahren zur Aufarbeitung von Ölsaaten zum Einsatz, das bei Umgebungsdruck und maximal 70 °C gefahren wird, um eine Denaturierung der Proteine und andere qualitätsmindernde Reaktionen zu vermeiden. Es ermöglicht eine ganzheitliche Verwertung der Rohstoffe und im Vergleich zur konventionellen Aufarbeitung höherwertige Produktfraktionen. 

 

Weitere Informationen beim Fraunhofer CBP

Die Gruppe Biomassefraktionierung des Innovationsfelds Regenerative Ressourcen arbeitet vollständig am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, unserem Institutsteil in Leuna. Weiterführende Informationen zu Ausstattung, Forschungsschwerpunkten und aktuellen Projekten finden Sie daher auf der Website des Fraunhofer CBP unter »Rohstoffaufbereitung«.

Kurzübersicht

Lignocellulose-Bioraffinerie

Die Kernprozesse, welche in der Pilotanlage zum Aufschluss von Lignocellulose abgebildet werden können, sind auf dem vereinfachten Anlagenschema gezeigt. Lignocellulose wird zunächst in einem 400 Liter großen Reaktor bei bis zu 200 °C aufgeschlossen, wobei sich Lignin und Hemicellulosen im Ethanol-Wasser-Gemisch lösen. Die zusätzlichen Tanks und Wärmetauscher der »Tankfarm« ermöglichen dabei eine effiziente Verdrängungswäsche des Aufschlussgutes bei Reaktionsbedingungen und die Rückgewinnung von Energie beim Aufschlussprozess. Aus der mit Lignin und Hemicellulosen angereicherten Aufschlusslösung wird Lignin durch Zugabe von Wasser oder Destillation des Ethanols ausgefällt, abfiltriert und nach einer Wäsche getrocknet. Aus dem Filtrat wird das eingesetzte Ethanol vollständig zurückgewonnen und es verbleiben die Hemicellulosen-Zucker. Der feste, faserige Rückstand des Aufschlusses wird vereinzelt und gewaschen, entwässert und im Bedarfsfall mit Enzymen versetzt und in speziell ausgelegten Rührreaktoren bei hoher Faserstoffkonzentration verzuckert. Nach einem Filtrationsschritt erhält man eine Glukoselösung, die zur Stabilisierung zu einem Sirup konzentriert wird.

Mit der erfolgreichen Übertragung des Organosolv-Aufschlusses in den Pilotmaßstab konnte in der zweiten Phase des vom BMEL geförderten Verbundvorhabens »Lignocellulose-Bioraffinerie« demonstriert werden, dass die chemische Nutzung von Holz nach dem Konzept einer Bioraffinerie im technischen Maßstab funktioniert. Die Pilotanlage wird nun im Rahmen internationaler und nationaler Forschungsprojekte genutzt, um das Verfahren weiter zu optimieren, die gewonnenen Zwischenprodukte in verschiedene Wertschöpfungsketten zu integrieren und letztendlich die industrielle Umsetzung der Technologie vorzubereiten.

Ölsaaten-Bioraffinerie

Neue Prozesse zur Verarbeitung von Ölsaaten werden am Fraunhofer CBP vom Labor- in den Pilotmaßstab überführt. Ab 2020 werden die Pilotanlagen zur Schälung und ethanolischen Extraktion von Rapssaat in Betrieb genommen. Im Rahmen einer Raps-Bioraffinerie wird dabei die Demonstration eines neuen Prozesses von der Schälung der Saat über den anschließenden Aufschluss bis hin zur Aufarbeitung wertvoller pflanzlicher Produktfraktionen etabliert.

Ölsaaten-Bioraffinerie

Referenzprojekte

 

November 2022 – Oktober 2026

Like-a-Pro

Alternative Proteine für jedermann und überall

Gesund und gleichzeitig nachhaltig Essen − geht das? Damit beschäftigt sich das europäische Like-A-Pro Projekt, um Nahrungsmittel aus nachhaltigen Ressourcen herzustellen und gleichzeitig die Neigungen und Bedürfnisse der Verbraucher zu verstehen und zu befriedigen, um europäische Esskultur gesünder und im Einklang mit der Natur zu machen.

 

November 2020 – April 2022

DaerPa

Dämmstoff aus Rapsschalen und biobasiertem Epoxidharz

Bei der Schälung von Ölsaaten fallen die Schalen als Nebenprodukt an. In dem vom Land Sachsen-Anhalt geförderten Projekt wird ein innovativer Ansatz zur Nutzung von Rapsschalen als Dämmstoff untersucht. Hierzu werden die Rapsschalen mit einer biobasierten Beschichtung überzogen, um Stabilität sowie Brandhemmung zu verbessern.

 

September 2017 – Februar 2022

Ethana

Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat

Das milde EthaNa-Verfahren gilt als alternativer Ansatz für die schonende Aufbereitung von Rapssaat, um auch sekundäre Inhaltsstoffe und Rapsproteine nutzen zu können. In dem vom BMEL geförderten Projekt wurde das neue Verfahren zur Aufbereitung von Raps in einer Pilotanlage am CBP demonstriert.

Infomaterialien

 

Multimedia Story

In der Multimedia-Story „Entdeckungstour durch eine Bioraffinerie“ auf biooekonomie.de stellen u.a. IGB-Forschende verschiedene Aspekte einer Bioraffinerie vor.

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»Raffinierte Chemie aus Holz«, Quelle: bioökonomie.de

Wie die Aufbereitung von Holz am Fraunhofer CBP funktioniert und welche Produkte dabei hergestellt werden können, zeigt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beauftragte Video.