EnXylaScope: Environmental implications of an innovative enzyme-based process for the production of xylan products

D7.3

Autor*innen: Maximilian Breyer, Heiko Keller, Sven Gärtner, Nils Rettenmaier

Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts EnXylaScope wurde ein neuartiges Konzept für eine Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt, das einem sogenannten „Xylan-First“-Ansatz folgt. Es zeigte sich, dass sich die für feuchte Biomasse konzipierte enzymunterstützte Alkaliextraktion gut dazu eignet, polymeres bis oligomeres, entfärbtes Xylan als Hauptprodukt aus verschiedenen lignocellulosehaltigen Biomasse-Ausgangsmaterialien zu gewinnen. Dieses Xylan kann optional durch Enzyme funktionalisiert werden. Das Potenzial für eine hochwertige Verwertung des gewonnenen Xylans wurde in mehreren getesteten Anwendungen nachgewiesen. Darüber hinaus ermöglicht das Bioraffineriekonzept eine hochwertige Verwertung der Nebenprodukte Cellulose, die optional enzymatisch hydrolysiert werden kann, sowie verschiedener Ligninfraktionen. Während sich die Fermentierbarkeit von Glukose aus hydrolysierter Cellulose als ähnlich der von reiner Glukose erwiesen hat, eignet sich das gewonnene Lignin für die Fraktionierung und/oder Uniformisierung/Depolymerisation, was für die meisten Lignintypen in hochwertigen Anwendungen zunehmend als notwendig erachtet wird.

Das Projekt wird von einer integrierten Nachhaltigkeitsbewertung über den gesamten Lebenszyklus begleitet, die ökologische, ökonomische und soziale Nachhaltigkeitsaspekte unter Verwendung eines gemeinsamen Satzes von Szenarien abdeckt. Diese basieren auf Massen- und Energiebilanzen aus detaillierten Prozessmodellen, die potenzielle zukünftige Varianten von Bioraffinerien im industriellen Maßstab darstellen. Die Szenarien umfassen die Verwendung von modifiziertem und unmodifiziertem Xylan als Inhaltsstoff in Kosmetika und als gesundheitsfördernder Futterzusatz für Schweine. Auch die Nebenprodukte Glukose und Lignin werden verwertet.

Dieser Bericht des IFEU befasst sich mit der Umweltbewertung. Er bewertet die potenziellen Umweltauswirkungen, die mit der zukünftigen Umsetzung des Bioraffineriekonzepts verbunden sein können, und leitet Empfehlungen zu deren Verbesserung ab.