EnXylaScope: Sustainability of an innovative enzyme-based process for the production of xylan products
D7.5
Autor*innen: Heiko Keller, Maximilian Breyer, Sven Gärtner
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts EnXylaScope wurde ein neuartiges Biorefinery-Konzept für LignocelluloseB entwickelt, das einem sogenannten Xylan-First-Ansatz folgt. Es zeigte sich, dass sich die für feuchte Biomasse konzipierte enzymgestützte 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 extrahierten Xylans wurde in mehreren Anwendungen nachgewiesen. Darüber hinaus ermöglicht dieses neuartige Bioraffineriekonzept eine hochwertige Verwertung der Nebenprodukte Cellulose, die optional enzymatisch hydrolysiert werden kann, sowie verschiedener Lignin-Fraktionen. Während sich die Fermentierbarkeit von aus hydrolysierter Cellulose gewonnener Glukose als ähnlich der von reiner Glukose erwiesen hat, eignet sich das zurückgewonnene 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 Lebenszyklus-Nachhaltigkeitsbewertung begleitet, die ökologische, ökonomische und soziale Nachhaltigkeitsaspekte abdeckt. Es wurde eine Reihe gemeinsamer Szenarien auf der Grundlage von Massen- und Energiebilanzen aus detaillierten Prozessmodellen bewertet, die potenzielle zukünftige Varianten von Bioraffinerien im industriellen Maßstab mit einem Biomasse-Einsatz von 15 kt pro Jahr darstellen. Die Szenarien umfassen die Verwendung verschiedener Xylan-Varianten als Inhaltsstoff in Kosmetika und als gesundheitsfördernder Futterzusatz für Schweine, der das Potenzial hat, den Futterbedarf der Schweine um das bis zu Vierzigfache der Masse des Zusatzstoffs zu reduzieren. Auch die Nebenprodukte Glukose und Lignin werden verwertet.
Dieser Bericht des IFEU behandelt die integrierte Nachhaltigkeitsbewertung. Er fasst alle Ergebnisse zu zuvor ermittelten ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen zusammen, die mit der zukünftigen Umsetzung des neuartigen Bioraffineriekonzepts in Verbindung gebracht werden können. Er enthält Empfehlungen zur Verbesserung des Konzepts und berücksichtigt dabei potenzielle Konflikte und Synergien einzelner Nachhaltigkeitsaspekte.