Bioabfall als Rohstoffquelle für Industriechemikalien

Weiße Biotechnologie setzt biologische Prozesse oder Organismen ein, um für die Industrie relevante Produkte auf nachhaltigere Weise zu produzieren. Eine neue Technologie zur kostenwirksamen Herstellung von Plattformchemikalien aus Bioabfall wird die globale Position der chemischen Industrie der EU verbessern.

Klimawandel und Umwelt

Industrielle Technologien

Die erste Generation der weißen Biotechnologie stützte sich auf Biomasserohstoffe aus reinem Zucker und Stärke, wodurch eine Konkurrenz zu Nahrungspflanzen entstand. Bei der zweiten Generation hat man sich jedoch auf die Rückgewinnung derartiger Moleküle aus Bioabfällen konzentriert. Das von der EU finanzierte Projekt BIOCONSEPT (Integration of bio-conversion and separation technology for the production and application of platform chemicals from 2nd generation biomass) wurde ins Leben gerufen, um die technische und ökonomische Realisierbarkeit der Weißen Biotechnologie der zweiten Generation im industriellen Maßstab vorzuführen. Zu den Projektpartnern zählten 15 kleine und mittlere Unternehmen (KMU), 10 große Industrieakteure und 5 Forschungs- und Technologieeinrichtungen aus 11 Ländern. Gemeinsam erschließen die Partner neue Märkte für die etablierte Chemie- und Agrar- und Lebensmittelindustrie sowie den wachsenden Biotechnologiesektor der EU. Ziel waren Plattformchemikalien, die in mannigfaltige Endprodukte umgewandelt werden können. Es wurden Pilotanlagen zur Vorbehandlung, Fraktionierung und Reinigung von Lignozellulose-Rohmaterialien (Holz) der zweiten Generation und nicht essbaren Ölen und Fetten eingerichtet. Die Umwandlung in Plattformchemikalien erforderte robuste Enzyme, Mikroben oder Katalysatoren, die für die komplexeren Rohstoffe der zweiten Generation geeignet waren. In letzter Zeit haben die Wissenschaftler die Entwicklung geeigneter Umwandlungssysteme fertiggestellt. Eine wichtige Säule von BIOCONSEPT war die Verknüpfung von Umwandlungs- und Trennprozessen. Die im ersten Berichtszeitraum gelegten Grundlagen führten zu einer die Machbarkeit betreffenden Validierung von Kombinationen aus Umwandlungs- und Trenn- oder Reinigungsschritten, um die gewünschten Plattformenchemikalien direkt aus dem Fermenter zu gewinnen. Konzeptionelle Prozessdesigns für alle Plattformchemikalien wurden zur Durchführung einer ersten Runde der technisch-wirtschaftlichen Modellierung und von Nachhaltigkeitsbewertungen genutzt. Die Ergebnisse führten zu verbesserten Prozessen und Technologien mit dem besonderen Schwerpunkt der Demonstratoren hin. Parallel dazu bewerteten die Konsortiumsmitglieder die bei den Plattformchemikalien erforderliche Qualität und die Mengen, die zur Herstellung von Polymeren und Weichmachern benötigt werden. Bei Tests der Produkte in Hinsicht auf die angezielten Anwendungen waren vielversprechende Resultate zu verzeichnen. Für zwei ausgewählte Produktketten (2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) und Epoxide) wurden unter Einsatz von Biomasse der zweiten Generation, integrierten Prozessen und verbesserten Trenn- und Extraktionstechnologien großtechnische Demonstrationen durchgeführt. Die reduzierten Kosten der Produkte und deren verbesserte Nachhaltigkeit werden dazu beitragen, die Konkurrenzfähigkeit der europäischen Chemieindustrie zu erhöhen sowie deren Umweltauswirkungen zu reduzieren. BIOCONSEPT stellte eine wichtige Brücke zwischen dem Einsatz der Rohstoffe der ersten Generation, die in eine Konkurrenzsituation mit der Nahrungskette geraten können, und der Anwendung von Abfallströmen als Rohmaterialien der dritte Generation in Zukunft dar. Überdies wird die Nutzung erneuerbarer Biomasse eine Hilfe dabei sein, die Treibhausgasemissionen und die Abfallerzeugung um einiges zu senken und gleichzeitig eine sichere Versorgung mit Rohmaterialien, Energie und Wasser zu gewährleisten.

Schlüsselbegriffe

weiße Technologie, Bioabfall, BIOCONSEPT, 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) und Epoxide

Integration of Bio-Conversion and Separation Technology for the production and application of platform chemicals from 2nd generation biomass

Bioabfall als Rohstoffquelle für Industriechemikalien

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