Bioraffinerien

Bioraffinerien sind kein neues Konzept – viele der traditionellen Verfahren für die Umwandlung von Biomasse finden seit Langem Anwendung, beispielsweise in der Zucker-, Stärke- und Zellstoffindustrie. Für die Wende hin zu einer Bioökonomie werden jedoch fortschrittliche und komplexere Raffinerien benötigt, die die Herstellung von biobasierten Produkten und Energieträgern integrieren. 

In diesem Kontext untersucht das ifeu seit den 1990er Jahren eine Vielzahl von Bioraffineriekonzepten und ermittelt die Umweltwirkungen von Bioraffinerieprodukten. Nach der Definition der IEA Bioenergy Task 42 finden in einer Bioraffinerie Prozesse zur nachhaltigen Umwandlung von Biomasse in eine Reihe von marktfähigen biobasierten Produkten (Inhaltsstoffe für Nahrungs- und Futtermittel, Chemikalien, Werkstoffe) und in Bioenergie (Biokraftstoffe wie z .B. Biodiesel, Bioethanol und Biogas, außerdem Strom und/oder Wärme) statt. In Anlehnung an die Klassifikation der VDI-Richtlinie 6310 werden folgende Bioraffineriekonzepte unterschieden:

  • Zucker-Bioraffinerie
  • Stärke-Bioraffinerie
  • Pflanzenöl- und Algenlipid-Bioraffinerie
  • Lignozellulose-Bioraffinerie
  • Grüne Bioraffinerie
  • Synthesegas-Bioraffinerie
  • Elektrobioraffinerie

Seit den 2010er Jahren liegt der Schwerpunkt der Untersuchung vor allem auf Lignozellulose-Bioraffinerien und Algen-Bioraffinerien, deren Produkte zumeist mittels Ökobilanzen und Nachhaltigkeitsanalysen untersucht wurden.

In einer Lignozellulose-Bioraffinerie wird Biomasse in Form von einjährigen und mehrjährigen Gräsern, landwirtschaftlichen Reststoffen (z.B. Stroh, Bagasse, Schalen und Hülsen, Maiskolben), Holz und holzartiger Biomasse in eine Reihe von Produkten umgewandelt.  Das ifeu hat langjährige Projekterfahrung mit Bioraffinerien dieses Typs: wir arbeiten bereits seit den späten 1990er Jahren – also noch ehe der Begriff der Biokraftstoffe der 2. Generation Anwendung fand – an der Nachhaltigkeitsbewertung von Lignozellulose-Bioraffinerien. Im Rahmen von EU-geförderten Projekten (Forschungsrahmenprogramme der Europäischen Kommission sowie BBI) begleitet das ifeu die Entwicklung von Lignozellulose-Bioraffinerien aus Versuchsstadien hin zum großtechnischen Maßstab. Es trägt durch seine Expertise dazu bei, die Prozessentwicklung aus Nachhaltigkeitsperspektive zu optimieren, und weist sowohl auf Nachteile und Risiken als auch auf Vorteile und Chancen der unterschiedlichen Konzepte hin.

Bei Algen-Bioraffinerien begleiten wir mit unseren Analysen seit Jahren die Erweiterung und Verschiebung der Nutzungskonzepte von lipidbasierten Kraftstoffen hin zu Chemikalien, Nahrungsergänzungs- sowie Lebensmitteln und Futter als Teil des Themenkomplexes Algen und Aquakultur.

Mit dem eForFuel-Projekt bilanziert das ifeu erstmalig eine so genannte Elektrobioraffinerie, die eine technologische Weiterentwicklung von Bioraffinerien durch die Ergänzung um (bio-)elektrochemische Transformationen darstellt. Diese Verbindung von elektrochemischen und mikrobiellen Stoffumwandlungen eröffnet Synergien, die sich auf die gesamte Prozesskette auswirken können.

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Das Projekt EnXylaScope hat das Ziel, neue Enzyme zu entdecken, die Verzweigung des in Pflanzen weit verbreiteten Polymers Xylan reduzieren können. Die Produktionssysteme sollen optimiert und die…

PyroMar

Wie können neue Wege bei der Herstellung von Diesel und Schweröl für Hochseeschiffe aussehen? Was sind die neuen Rohstoffe? Pyromar beschäftigt sich mit der Herstellung „defossilisierter“ und…

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Das EU-Projekt beschäftigt sich mit der Hemicellulose-Fraktion aus Nebenströmen der Zellstoff- und Biokraftstoffindustrie. Sie sollen effizienter gereinigt, aufgearbeitet und zu Zuckern verarbeitet…

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Value added materials from organic waste sugars

Zucker ist einer der wesentlichsten Rohstoffe für die industrielle Bioprozesstechnik. Das Projekt VAMOS zielt darauf ab, die kommerzielle Machbarkeit der Erzeugung von Zucker aus Haushaltsabfällen als…

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Das Projekt UNRAVEL hat zum Ziel, fortschrittliche Vorbehandlungs-, Trenn- und Konversionstechnologien für komplexe lignozellulosehaltige Biomasse zu entwickeln. Die Technologie basiert auf…

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eForFuel entwickelt eine industrielle Biotechnologie-Lösung, die Strom und Mikroorganismen nutzt, um CO2 in synthetische Kraftstoffe auf Kohlenwasserstoff-Basis umzuwandeln und so einen nachhaltigen…

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Das Vierjahresvorhaben zielt darauf ab, Zwischenprodukte aus holz- oder halmgutartigen Restoffen und schnell wachsenden Gräsern herzustellen, die verlässliche Stoffeigenschaften aufweisen und für die…

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Das EU Horizon 2020-Projekt COSMOS ("Camelina & crambe Oil crops as Sources for Medium-chain Oils for Specialty oleochemicals") hat das Ziel, die Importabhängigkeit bei bestimmten Ölen zur technischen…

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Das SUPRABIO-Projekt umfasst die Untersuchung, Entwicklung und Anwendung eines Toolkits bestehend aus neuartigen exemplarischen Prozessen, die auf eine Reihe von Bioraffineriekonzepten anwendbar sind.

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Im Forschungsvorhaben „The Value Chain from Microalgae to PUFA“ (PUFAChain) steht die Isolierung gesundheitsfördernder Omega-3-Fettsäuren (DHA, EPA) aus Algenöl im Vorder­grund, was Fischöl ersetzen…

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Im BIOLYFE Projekt wurde sowohl eine Verbesserung von kritischen Prozessschritten erreicht, als auch erstmalig die Anwendung über die gesamte Wertschöpfungskette von der Rohstoffbeschaffung über die…

Wissenschaftliche Studie

BIOCORE

Der Fokus des Projekts lag auf der Verarbeitung unterschiedlicher, nicht zur Ernährung verwendbarer Biomasserohstoffe zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten auf Basis der innovativen…