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Bioraffinerie für die Bioökonomie in Baden-Württemberg (B4B)

Biogas, Algen und Lignocellulose sind die drei Stränge in der Forschungsstrategie Bioökonomie. Die stoffliche Nutzung Lignocellulose-haltiger Biomasse wird im Rahmen einer Technikumsanlage der Universität Hohenheim erforscht. Die BIOPRO Baden-Württemberg arbeitet dabei im Verbund mit der Universität Hohenheim und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Ernte auf einem Miscanthus-Feld
Miscanthus-Ernte im Frühjahr © BIOPRO Baden-Württemberg GmbH

Ziel des Vorhabens ist der Aufbau und Betrieb einer Bioraffinerie-Anlage an der Versuchsstation „Unterer Lindenhof“ der Universität Hohenheim (UHOH). In Form einer repräsentativen Technikumsanlage soll die möglichst vollständige stoffliche Verwertung Lignocellulose-haltiger Biomasse zu chemischen Plattformchemikalien demonstriert werden.

Über einen sauren Aufschluss wird Miscanthus in eine Kohlenhydrat- und eine Ligninfraktion gespalten. Aus den Hexosen werden in weiteren Prozessschritten Hydroxymethylfurfural (HMF), aus den Pentosen Furfural und aus dem Lignin bifunktionelle, phenolische Verbindungen gewonnen. Diese Plattformchemikalien sind anerkannt wichtige Grundbausteine für die Herstellung von Chemikalien und Materialien. Die ökologische (Life Cycle Assessment, LCA) und ökonomische Bewertung (Techno-Economic Assessment, TEA) stellen die Grundlage für eine ganzheitliche Bewertung im Hinblick auf Marktchancen dar. Produktnutzungsoptionen, Marktpotenziale und mögliche Stakeholder werden durch die BIOPRO Baden-Württemberg analysiert und darauf aufbauend werden Konzepte und Szenarien für die Produktnutzung und Markteinführung entwickelt.

Erweiterung der Technikumsanlage zur Bioraffinerie

Um mit den verfügbaren Projektmitteln einen größtmöglichen Beitrag zur Umsetzung eines Bioraffinerie-Konzepts leisten zu können, wird ein hochintegrativer Ansatz verfolgt. Die wissenschaftlichen Grundlagen des Vorhabens wurden in verschiedenen Projekten der ersten Förderrunde des Forschungsprogramms Bioökonomie Baden-Württemberg und anderen Vorhaben generiert. Der Ausbau zur Bioraffinerie-Technikumsanlage im Rahmen von B4B setzt auf einer derzeit im Bau befindlichen Anlage zur HMF-Gewinnung am "Unteren Lindenhof" auf. Um diese Anlage zu einer Bioraffinerie zu erweitern, bei der alle Hauptkomponenten der Lignocellulose stofflich genutzt werden, ist die technische Ergänzung um eine Hemicellulose-Nutzung (Teilprojekt 1) sowie eine Lignin-Nutzung (Teilprojekt 2) erforderlich. Letztere soll durch eine am Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT) des KIT befindliche mobile Anlagenkomponente, ergänzt um eine Produktfraktionierung, realisiert werden. Höhepunkt des Vorhabens ist der gemeinsame Betrieb aller Teilanlagen unter Herstellung von Produktmustern im Kilogramm-Maßstab. Sie stellen die Basis der Kostenbetrachtung durch das Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) des KIT dar und spezifizieren damit die mögliche Verwendung der Produkte in Teilprojekt 3 und 4.

Nähe zur Rohstoffproduktion und Leuchtturm für die Bioökonomie in Baden-Württemberg

Ein Modell der On-Farm-Bioraffinerie auf dem Unteren Lindenhof
Modell einer "On-Farm"-Bioraffinerie auf dem Unteren Lindenhof © BIOPRO Baden-Württemberg GmbH

Der Standort am Unteren Lindenhof erscheint für die geplante Bioraffinerie vorteilhaft. Die Nähe zur Biomasseproduktion vermittelt die enge Verbindung von Biomasse-Produktion und -verarbeitung, wie sie für die Bioökonomie erforderlich ist. Insbesondere soll das regionale Nutzungspotenzial für die ausgewählte Prozesskette beziehungsweise das Produktportfolio, etwa durch die Verwendung von Miscanthus oder Buchenholz als Einsatzstoff, ermittelt und bewertet werden. 

Die Bioraffinerie soll ein sichtbarer Leuchtturm für die Bioökonomie in Baden-Württemberg werden und als Plattform für die Weiterentwicklung und Ergänzung der Prozesse und der Produktnutzung im Rahmen weiterer Projekte für andere Nutzer offenstehen. Der Austausch mit den bisherigen und gegebenenfalls neuen Partnern aus der Wissenschaft wird in Abstimmung mit der Landesgeschäftsstelle des Forschungsprogramms Bioökonomie Baden-Württemberg auf Workshops herbeigeführt. Partner aus der Wirtschaft und andere für die Produkt- und Marktentwicklung notwendige Stakeholder werden über das Teilprojekt 4 (TP4) durch die BIOPRO identifiziert und an das Projekt angebunden.

Das potenzielle Produktspektrum auf Basis der hergestellten Plattformchemikalien umfasst dabei unter anderem: 

  • Kleber & Bindemittel
  • Harze, PU-Schäume
  • Weichmacher & Lösungsmittel
  • Schmierstoffe
  • Biopolymere
  • Basischemikalien für die weitere Verwendung in den Bereichen Pharma/Kosmetik/Food

Im Rahmen der Entwicklung von entsprechenden Prozess- und Wertschöpfungsketten werden unterschiedliche Anlagengrößen auf die ökonomische Tragfähigkeit hin untersucht. Unter anderem wird das Szenario einer „On-Farm“-Bioraffinerie, angesiedelt direkt auf einem landwirtschaftlichen Betrieb, auf die Machbarkeit hin untersucht.

Die Anlage im Technikumsmaßstab befindet sich auf dem „Unteren Lindenhof“, einem Versuchshof der Universität Hohenheim. Besichtigungen der Technikumsanlage sind ab Oktober möglich. Weitere Informationen hierzu erhalten Sie beim Ansprechpartner.

Das Projekt "B4B: Bioraffinerie für die Bioökonomie in Baden-Württemberg" ist im Oktober 2018 gestartet und wird über einen Zeitraum von 24 Monaten gefördert.

Seiten-Adresse: https://www.bio-pro.de/projekte/bioraffinerie-fuer-die-biooekonomie-baden-wuerttemberg-b4b