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ePaper created 2017-03-14, 09:55:24 | version 1.49.03
CHEMIE UND PROZESSINDUSTRIE Hemicellulose Cellulose Lignin verholzte Biomasse (Reststoffe / Koppelprodukte) 1 KOMBICHEMPRO – FEIN- UND PLATTFORM- CHEMIKALIEN AUS HOLZ Gerd Unkelbach, M orit z L es chinsk y, Katja Pat z s ch, Daniela Pufk y - H einrich, Sus anne Zib ek Das Verbundvorhaben KomBiChemPro hat das Ziel, verschiede- ne Entwicklungsarbeiten zur stoflichen Nutzung lignocellulo- sehaltiger Biomasse in einem integrierten Biorafineriekonzept zusammenzuführen. Wichtigster Aspekt ist dabei die Herstel- lung marktfähiger Produkte durch robuste Prozesse und efizi- ente Verfahrensführung, damit eine breite Anwendbarkeit und Konkurrenzfähigkeit gegenüber petrochemisch hergestellten Materialien und Chemikalien gewährleistet ist. Aufbauend auf Arbeiten der beteiligten Partner werden die Teilprozesse an einem Standort kombiniert, in ausreichender Dimension abgebildet und bilanziert. Nur dadurch können belastbare Aussagen über die gesamte Wertschöpfungskette von der Rohstoffaufbereitung über die Konversion bis zur Pro- duktabtrennung erhalten werden. Die ingenieurstechnischen Daten sowie die Stoff- und Energiebilanzen lassen Rückschlüs- se auf die Skalierbarkeit der Prozesse zu und ermöglichen es, das Potenzial der Prozessintegration voll auszuschöpfen. Zellstoffe aus Organosolv-Aufschluss Die Basis des Vorhabens stellt der physikalisch-chemische Aufschluss von Holz mit Alkohol-Wasser-Mischungen (Organosolv-Verfahren) dar, welcher die Gewinnung aller drei Hauptkomponenten von Lignocellulose (Cellulose, Hemicellulose und Lignin) ermöglicht. Als Alternative zur Herstellung von Glucose ist die Gewinnung von Faserstoffen und Zellstoff mit diesem Verfahren eine weitere, wirtschaftlich attraktive Option [1]. Die Untersuchungen von Peter und Höglinger bergen allerdings deutliches Optimierungspoten- zial, insbesondere in Bezug auf die Prozessbedingungen im Aufschluss sowie auf die Bleiche. Ebenfalls wurden Qualität und Einsatzmöglichkeiten des Lignins oder der Hemicellulosen außer Acht gelassen. Deswegen hat das Fraunhofer CBP die Aufschlussparameter adaptiert, um die erforderlichen Anforderungen an Aufschlussgrad, Ausbeute und Reinheit des Zellstoffes, aber auch der anderen Produkte, zu erfüllen. Chemische Umsetzung von Hemicellulose und Lignin Nach wie vor ist die gewinnbringende Wertschöpfung aus der Hemicellulose neben der Verwertung des Lignins eine wichtige Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit einer Lignocellulose-Biorafinerie. Zwar konnte das Deutsche Bio- masseforschungszentrum (DBFZ) zeigen, dass eine Konversion zu Biogas mit hohen Ausbeuten möglich ist, allerdings ist eine hochwertigere stofliche Nutzung ökonomisch sinnvoller. Hydrothermale Verfahren eignen sich gut, um wässrige Syste- me (wie in diesem Fall die Hemicellulosefraktion) umzusetzen, da Wasser bei diesen Prozessen gleichzeitig Lösungsmittel und Reaktionspartner darstellt [2, 3, 4]. Das Ziel ist, die Be- dingungen so auszuwählen, dass Zucker oder Furane selektiv aus der Hemicellulosefraktion gewonnen werden können. In nachfolgenden Aufarbeitungsschritten lassen sie sich dann als Ausgangsmaterial für Fermentationen oder als Basischemikali- en abtrennen. Die am DBFZ erfolgten Untersuchungen zum Reaktionsverhal- ten realer Hemicellulosefraktionen legen die Grundlagen für eine Skalierung in den Miniplant-Maßstab am Fraunhofer CBP. In den letzten Monaten wurden dazu Prozessfenster für die Zielprodukte identiiziert. 8 6