Rohstoffaufbereitung

Der Schwerpunkt im Bereich Rohstoffaufbereitung liegt auf dem Aufschluss von lignocellulosehaltigen Rohstoffen und deren Fraktionierung in ihre chemischen Grundbestandteile Lignin und Zucker bzw. Faserstoffe. Zur Erforschung und Entwicklung von Aufarbeitungs- und Fraktionierungstechnologien steht eine integrierte Pilotanlage zur Verfügung, die den Aufschluss mit organischen Lösungsmitteln unter Druck und Temperatur, der sogenannten Organosolv-Technologie, ermöglicht.

Die Anlage bildet eine Vielzahl einzelner Prozessschritte zur Herstellung von Faserstoffen, konzentrierten Zuckerlösungen und Lignin ab. Bis zu 70 kg Holz können täglich verarbeitet werden. Die Anlage wurde so ausgelegt, dass die Stoff- und Energiekreisläufe geschlossen und somit komplett bilanziert werden können.

Durch die universelle Auslegung der Pilotanlage können neben dem Organosolv-Verfahren auch andere Aufschlussverfahren für Lignocellulose im Pilotmaßstab optimiert werden, so z. B. die wässrige Hydrolyse, der Aufschluss mittels Säure oder das Soda-Verfahren. Für die Bilanzierung der Prozesse steht eine umfangreiche Analytik zur Verfügung. Durch Nutzung einzelner prozesstechnischer Einheiten in der Anlage können auch Fragestellungen im Bereich der thermischen Trenntechnik und Extraktion bearbeitet werden. Hier besteht eine starke Interaktion zum Kompetenzfeld »Produktaufarbeitung«.

Datenschutz und Datenverarbeitung

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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.

Aktuelle Fragestellungen

  • Erarbeitung der wissenschaftlich-technischen Grundlagen für die Konzeption einer Organosolv-Demonstrationsanlage in der Region »Mitteldeutschland«
    Darstellung speziell konfektionierter Lignine für die Anwendung in den Bereichen Phenol-Formaldehyd-Harze und Polyurethane sowie zur Herstellung von Kohlensstofffasern
  • Bereitstellung von Buchenholz-Faserstoff zur Erzeugung von Faserverbundwerkstoffen

Referenzprojekte

UNRAVEL – Neuartiger Raffinerie-Ansatz zur Fraktionierung von Lignocellulose mit hoher Wertschöpfung

Laufzeit: Juni 2018 – Mai 2022

Im UNRAVEL-Projekt werden fortschrittliche Vorbehandlungs-, Trenn- und Konversionstechnologien für komplexe lignozellulosehaltige Biomasse entwickelt. Es kommen Methoden zur Vorextraktion, zur Fraktionierung mit Aceton bei niedriger Temperatur und zur anschließenden Aufarbeitung (Downstream Processing) zum Einsatz, um die Bestandteile der Lignocellulose zu isolieren und für hochwertige Anwendungen nutzbar zu machen. Dabei entstehen wertvolle Ligninfragmente, monomere Zucker (aus der Cellulose) und eine für biochemische Umwandlungen geeignete Hemicellulosefraktion.

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ERIFORE – Forschungsinfrastruktur in der holzbasierten Bioökonomie

Laufzeit: Januar 2016 – Januar 2018

ERIFORE ist ein Infrastrukturentwicklungsprojekt im Rahmen des Rahmenprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union. Ziel ist der Aufbau einer im Sinne eines »Open Access« einfach zugänglichen Forschungsinfrastruktur, um die Entwicklung von Technologien zu erleichtern, die die Erforschung und Vermarktung neuer Produkte aus forstwirtschaftlicher Biomasse ermöglichen.

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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.

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SteamBio – Nutzung einheimischer Biomasse zur Herstellung von Rohstoffen für chemische und energetische Anwendungen

Laufzeit: Februar 2015 – Juli 2018

In dem vom Fraunhofer IGB koordinierten Projekt »SteamBio« wird ein Prozess entwickelt, um Lignocellulose-Materialien, z. B. land- und forstwirtschaftliche Reststoffe, mit mobilen Anlagen lokal in den Regionen, in denen sie anfallen, so zu konditionieren, dass sie vollständig stofflich verwertet sowie optimiert transportiert, gelagert und verwertet werden können.

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Lignoplast – Funktionalisierte Ligninspaltprodukte als Synthesebausteine für die Herstellung von Klebstoffen, Lacken, Polyurethanen und Epoxiden

Laufzeit: Juli 2013 – Dezember 2016

Im Rahmen des Projekts »Lignoplast« entwickelt das Fraunhofer CBP Verfahren für die Chemieindustrie, um Kunststoffe aus Holz herzustellen. Als Basis dienen in verholzter Biomasse enthaltene Lignine. Mithilfe basenkatalytischer Spaltung werden diese organischen Verbindungen in Phenolderivate zerlegt, die wiederum zu hochwertigen Polyurethan-Schäumen oder zu Polyolen für Polyurethan-Beschichtungen von Langzeitdüngern weiterverarbeitet werden.

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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.

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