Produktaufarbeitung

Der Bereich Produktaufarbeitung beinhaltet die verfahrenstechnische Entwicklung von Prozessen zur Aufarbeitung von Produktmischungen und ist naturgemäß stark mit den anderen Bereichen am Fraunhofer CBP vernetzt.

Aktuelle Fragestellungen

  • Gewinnung von Phytosterolen aus Seitenströmen der Papierherstellung durch Flüssig-Flüssig-Extraktion mit organischen Lösungsmitteln oder unter hohen Drücken mit flüssigem Propan und überkritischem Kohlenstoffdioxid
  • Gewinnung organischer Komponenten aus Prozessabwässern durch thermochemische Umwandlung von Biomasse und anschließende Extraktion / Destillation
  • Entwicklung alternativer Aufschluss- und Separationsmethoden für die Gewinnung von Wertstoffen aus Ölsaaten
  • Aufarbeitung von Fermentationslösungen und Gewinnung von Feinchemikalien
  • Extraktion hochwertiger Inhaltsstoffe aus Algenbiomasse

 

Separation und Aufreinigung von Furanderivaten aus lignocellulosehaltigen Koppelströmen

Zweiphasengemisch
© Fraunhofer CBP

Zweiphasengemisch aus Wasser und Furfural (rechts), gewonnen durch Depolymerisierung von Lignocellulose und destillativer Separation.

Biobasierte Furanderivate wie 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) besitzen insbesondere als biogene Bausteine für Polymeranwendungen eine immer größere Bedeutung. Das Fraunhofer CBP beschäftigt sich intensiv mit der Abtrennung und Aufreinigung von Furanderivaten aus Prozesswässern der hydrothermalen Umwandlung lignocellulosehaltiger Rohstoffe und wendet dabei verschiedene thermische, mechanische und physikalisch-chemische Trennverfahren an. Intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgten u. a. in den vom BMBF geförderten Projekten »KomBiChemPro« und »BBChem« sowie in dem von der EU geförderten Projekt »SteamBio«.

 

Stofftrennung mit Cross-Flow-Membranfiltration

Zur Abtrennung der gelösten und ungelösten Inhaltsstoffe setzen wir Cross-Flow-Membrananlagen ein. Zielsetzung ist die Separation von Poly- und Monomeren bzw. die Reduzierung des Wasseranteils zur energetischen Optimierung des Aufreinigungsprozesses. Die Cross-Flow-Membranfiltration spielt zudem bei der Abtrennung temperaturempfindlicher Substanzen wie 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) und Ameisensäure eine bedeutende Rolle. Furfuralderivate lassen sich aus den Wässern auch erfolgreich mittels Rektifikation abtrennen, wie wir im Pilotmaßstab mit einem Durchsatz von 2,5 kg/h demonstrieren konnten. Untersuchungen zur Flüssig/Flüssig-Extraktion und Adsorption/Desorption zeigten eine gezielte Trennung der Carbonsäuren von den Furanderivaten. Hier konnten wir die prinzipielle Machbarkeit zur Abtrennung der Furanderivate aus Prozesswässern der hydrothermalen Umsetzung bis in den 100-Liter-Maßstab erfolgreich darlegen.

Keramikrohrmembran
© Fraunhofer CBP

Keramikrohrmembran der Cross-Flow-Membrananlage.

Flachmembranmodul
© Fraunhofer CBP

Flachmembranmodul der Cross-Flow-Membrananlage.

Produktmuster
© Fraunhofer CBP

Aus Prozesswasser mittels Polymermembran aufbereitete Produktmuster, von links nach rechts: Eduktprobe, Permeat, Konzentrat.

Referenzprojekte

KomBiChemPro – Fein- und Plattformchemikalien aus Holz durch kombinierte chemisch-biotechnologische Prozesse

Laufzeit: November 2015 – Mai 2018

Das Verbundvorhaben KomBiChemPro hat das Ziel, verschiedene Entwicklungsarbeiten zur stofflichen Nutzung lignocellulosehaltiger Biomasse in einem integrierten Bioraffineriekonzept zusammenzuführen. Wichtigster Aspekt ist dabei die Herstellung markfähiger Produkte durch robuster Prozesse und effiziente Verfahrensführung, damit eine breite Anwendbarkeit und Konkurrenzfähigkeit gegenüber petrochemisch hergestellten Materialien und Chemikalien gewährleistet ist.

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