Rohstoffaufbereitung

Die Kernprozesse, welche in der Pilotanlage 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.

Pilotanlage zum Aufschluss von Lignocellulosen

Vereinfachtes Fließbild.
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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.

Referenzprojekte

Erweiterung der Organosolv-Pilotanlage

Laufzeit: März 2016 – September 2019

Die geplanten Umbau- und Erweiterungsmaßnahmen betreffen die Weiterentwicklung und Optimierung des Organosolv-Verfahrens mit dem Ziel, die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses zu steigern und das Anlagenkonzept in eine Demonstrationsanlage zu überführen.

Lignocellulose-Bioraffinerie

Laufzeit: Mai 2010 – April 2013

Im Fokus dieses Projekts stand die Skalierung des Holz-Aufschluss- und Fraktionierungsprozesses in den Pilotmaßstab. Auf Basis von Vorarbeiten erfolgten die Auslegung und Detailplanung der Anlage, die eine Vielzahl einzelner Prozessschritte zur Herstellung von konzentrierten Zuckerlösungen und Ligninpulver aus Holzhackschnitzeln abbildet und bis zu 70 kg Holz täglich verarbeiten kann.