Bioraffinerie-Pilot in Deutschland angelaufen
Nachwachsende Rohstoffe wie Holz könnten schon bald wesentlich dazu beitragen, erdölbasierte Produkte zu ersetzen. Als Ausgangsmaterial kommen Holzabfälle in Frage, die in Lignin und Zellulose aufgetrennt werden. In einer Pilotanlage im deutschen Leuna soll dieser Prozess nun an den industriellen Massstab herangeführt werden. Sie ist Anfang Monat in Betrieb gegangen.
Holzchemie im Schaufenster
CBP-Gruppenleiter Dr. Moritz Leschinsky erklärt am 2. Oktober in Leuna den zur Einweihung des Fraunhofer-Zentrums geladenen Gästen – unter ihnen Bundeskanzlerin Angela Merkel – den Lignocellulose-Aufschluss.
Bild © Fraunhofer CBP
Um nachwachsende Rohstoffe wie Holz auch chemischen Industriezweigen zugänglich zu machen, verfolgen Forscher den Ansatz einer Bioraffinerie: Ähnlich wie in einer erdölbasierten Raffinerie fraktionieren sie die Rohstoffe in ihre Grundbestandteile und führen sie dann der jeweils optimalen Verwendung zu.
Holzzerlegung nach dem Dampfkochtopf-Prinzip
Forscher des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP haben gemeinsam mit zwölf Partnern aus Industrie und Forschungseinrichtungen ein Verfahren entwickelt, mit dem sie 80–90% des Holzes stofflich nutzen können. ‹Wir zerlegen das Holz in seine Hauptbestandteile Lignin und Zellulose, indem wir es mit Wasser und Alkohol bei hoher Temperatur und hohem Druck kochen, quasi wie in einem Dampfkochtopf›, erklärt Dr. Moritz Leschinsky, Gruppenleiter am CBP.
Das Lignin löst sich in der Flüssigkeit, während die Zellulose fest bleibt. In einem weiteren Schritt gewinnen die Wissenschaftler das Lignin aus der Flüssigkeit. Die gewonnene Zellulose dient als Rohmaterial für Biokunststoffe: In ihre Grundbestandteile, also Zucker, zerlegt, stellen die Forscher daraus die nötigen Monomere her. Das Lignin wiederum wird beispielsweise als Bindemittel für die Holzindustrie verwendet oder ebenfalls für Biowerkstoffe eingesetzt.
‹Die Herausforderung liegt vor allem darin, den Prozess wirtschaftlich und ressourcenschonend zu gestalten, beispielsweise die Kreisläufe für das Ethanol und das Wasser zu schliessen und diese Stoffe wieder zurückzugewinnen›, sagt Leschinsky. Bis das Verfahren in industriellen Produktionsanlagen zum Einsatz kommt, wird es gemäss Schätzung des CBP noch etwa fünf Jahre dauern.
Testlauf für industriellen Massstab
Im Labor haben die Forscher ihre Entwicklungen für verschiedene Holzarten weitestgehend abgeschlossen; nun wollen sie das Verfahren hochskalieren und energieeffizienter machen. In der Lignocellulose-Bioraffinerie-Pilotanlage, die gemeinsam mit dem Neubau des CBP am 2. Oktober in Leuna eröffnet wurde, wollen die Forscher ihre Laborergebnisse nun auch auf grosse Holzmengen übertragen.
Die Pilotanlage ist europaweit einzigartig: Bis zu einer Tonne Holz pro Woche kann sie mit organischen Aufschlussmitteln in die einzelnen Bestandteile zerlegen, um aus Holzhackschnitzeln, Rinde oder Pflanzenresten weiter verwertbare Zwischenprodukte im Pilotmassstab zu gewinnen: Organosolv-Lignin, das als Bindemittel in Faserplatten Phenol-Formaldehydharze oder als Werkstoff Kunststoffe ersetzen kann, sowie die Zucker Glucose und Xylose.
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