Neue Technologie soll Herstellung von Biokraftstoff in kleinem Maßstab ermöglichen
Obwohl sie nicht mit der Nahrungsmittelerzeugung konkurrieren und geringe Kohlenstoffemissionen bieten, werden Biobrennstoffe der zweiten Generation wie Bioethanol in ihrer Nutzung immer noch sträflich vernachlässigt. Ein wichtiger Grund dafür ist, dass die Massenherstellung solcher Biokraftstoffe eine massive Konzentration organischer Materie wie Biomasse auf Basis von Lignocellulose erfordert. Darüber hinaus ist das Herstellungsverfahren teuer und komplex, da es schwierig ist, an die Polymerzucker in der Biomassenmatrix zu gelangen. Folglich gibt es kaum Gelegenheiten für kleinere ländliche Akteurinnen und Akteure in das Geschäft einzusteigen. Was wäre jedoch, wenn Landwirtschaftsbetriebe Wert aus kleinen Mengen an Biomasse, die örtlich verfügbar ist, schöpfen und sie in Biokraftstoff umwandeln könnten? Das ist die Ausgangsfrage des EU-finanzierten Projekts BABET-REAL5. „BABET-REAL5 zielt auf die Entwicklung der erforderlichen technischen Konzepte und Ansätze ab, um die Herstellung von Biokraftstoffen in kleinem Maßstab zu ermöglichen“, so Gérard Vilarem, der als Direktor des Labors für agroindustrielle Chemie, Präsident des Zentrums für technologische Ressourcen CRT und Projektkoordinator von BABET-REAL5 tätig ist. „Da dieses Modell besonders für Regionen geeignet ist, die keine großen Mengen an konzentrierter Biomasse bereitstellen können, wird es die Entwicklung der ländlichen Wirtschaft fördern.“
Ein kompaktes, optimiertes System
Die meisten Herstellungsverfahren für Biokraftstoffe der zweiten Generation umfassen mehrere komplexe und kostspielige Schritte und erzeugen Schadstoffe, die entsorgt werden müssen. BABET-REAL5 hat zum Ziel, den gesamten Vorgang in ein einzelnes, kompaktes System zu verschlanken. „Unser Hauptziel ist die Entwicklung eines kompakten Systems, das leicht in ländlichen Gebieten installiert werden kann“, erklärt Vilarem. „Wir wollen auch ein Verfahren anbieten, das maximale Leistung bietet, keinen Abfall verursacht und wenig Energie verbraucht – eine echte Herausforderung angesichts der komplexen Struktur von Biomasse auf Basis von Lignocellulose.“ Vilarem fügt hinzu, dass das Projekt darüber hinaus eine technisch-wirtschaftliche und ökologische Tragfähigkeit erreichen möchte, indem es jährlich nur 30 000 Tonnen Trockenmaterial verarbeitet. Das wäre drei bis sieben Mal weniger als beim aktuellen Geschäftsmodell. Um dieses Ziel zu erreichen, entwickelte die Forschungsgruppe einen Prototypen mit einem patentierten Bioextrusionsverfahren, das die zahlreichen Schritte der Vorbehandlungsphase in einem einzigen Schritt zusammenfasst. „Die thermischen, mechanischen, chemischen und biochemischen Reaktionen, die zur Zersetzung der Biomasse und zum Zugriff auf die Polymerzuckerenzyme notwendig sind, finden nun kombiniert und mit hohem Durchsatz in einem einzigen Reaktor statt“, erklärt Vilarem. Anschließend kombinierte die Forschungsgruppe diese Vorbehandlungsphase mit den Verzuckerungs- und Fermentationsphasen, in denen die Zucker von der Biomasse getrennt und in Ethanol umgewandelt werden. „Wir haben diese beiden Schritte in einem einzelnen Reaktor umsetzen können“, merkt Vilarem an. „Wir haben sie außerdem optimiert, um die Durchführbarkeit des Verfahrens als Ganzes im Pilotmaßstab zu zeigen, von der Vorbehandlung der Biomasse bis hin zur Herstellung von Ethanol.“
Technisch, wirtschaftlich und ökologisch umsetzbar
Laut Vilarem hat das Projekt seine wichtigsten Ziele erreicht: „Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten der untersuchten Geschäftsfälle in kleinindustriellem Maßstab technisch, wirtschaftlich und ökologisch umsetzbar sind.“ Zwar konnte das Projekt die neuen technischen Schritte im Pilotmaßstab erfolgreich durchführen, es ist jedoch noch weit von einer Industrialisierung entfernt. Allerdings zieht das Konsortium aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse dieses Projekts nun in Erwägung, eine Demonstrationseinheit zu entwickeln. In dieser Phase erhofft sich das Forschungsteam, die Technologien von BABET-REAL5 auf Produktionsniveaus in industriellem Maßstab hochzuskalieren.
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