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Zuckerfreisetzung für die Ethanolproduktion aus Biomasse

Um Bioethanol aus Pflanzen und Pflanzenresten herzustellen, muss Biomasse üblicherweise höchst ineffizient enzymatisch abgebaut werden. EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten Mikrowellen (MW)-Technologie, die mit beispiellosem Erfolg diese zähen chemischen Bindungen aufbricht.
Zuckerfreisetzung für die Ethanolproduktion aus Biomasse
Die Entwicklung effizienter Wege, um Biokraftstoffe für den Verkehrssektor zu produzieren, ist eine wichtige Säule des EU-Programms, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und die globale Klimawirkung, die mit ihrer Verbrennung verbunden ist, zu mildern. Biokraftstoffe der ersten Generation, die weiterhin den Großteil des Bioethanols ausmachen, stammen aus Nutzpflanzen, für die Ackerland und Ressourcen benötigt werden, die für andere Zwecke eingesetzt werden könnten.

Die Produktion von Bioethanol aus Lignocellulose-Biomasse (land- und forstwirtschaftlichen Abfällen wie Gräsern und Holzspänen) ergibt so genannte Biokraftstoffe der zweiten Generation. Allerdings ist die Extraktion des für die Gärung benötigten Zuckers eine große Herausforderung, da dieser fest im Lignin gebunden ist. Es existieren keine kommerziell betriebenen Bioraffinerien. Im Labormaßstab ergibt die biochemische Umwandlung mit Enzymen (Säurehydrolyse) sehr geringe Erträge und dauert etwa zwei Tage.

EU-finanzierte Wissenschaftler haben einen revolutionären Schritt nach vorn getan und setzen die Suche nach besseren Enzymen, um Hemicellulose aus Lignin zu gewinnen, auf Sparflamme. Sie entwickelten eine neue Mikrowellen-Bestrahlungstechnik im Rahmen des Projekts 'Release of sugars from lignocellulosic biomass by microwave plasma' (MICROGRASS). Gräser wurden als Biomasse ausgewählt, da ihr Anbau kleinen und mittleren landwirtschaftlichen Betrieben die Möglichkeit gibt, arme Böden, die nicht angebaut werden können, zu nutzen.

Der vollautomatische Prototyp demonstrierte, dass Mikrowellentechnologie Zellulose von Lignin vor der Verzuckerung (Freisetzung des vergärbaren Zuckers aus Kohlenhydraten) effektiv abspalten kann. Dieses Verfahren erfordert keine Vorverarbeitung der Biomasse und das Produkt ist frei von Säuren und anderen Chemikalien, die mit üblichen biochemischen Verfahren entfernt werden müssen. Dies ist ein weiterer Verarbeitungsschritt und erhöht den Energieverbrauch. Die "Zucker-Suppe" wird zu einem Bruchteil der Energiekosten der herkömmlichen Verarbeitung produziert.

Die MICROGRASS Technologie verwendet Gras für die Herstellung von Kraftstoffen, das auf armen Böden angebaut wird. Diese Technologie wird voraussichtlich einen großen Nutzen für die kleinen und mittleren landwirtschaftlichen Betriebe haben. Darüber hinaus leistet sie einen wichtigen Beitrag zu den alternativen und nachhaltigen Energiezielen der EU, ohne mit der Nahrungsmittelproduktion in Konflikt zu treten. Schließlich könnte sie wichtige Vorteile für die EU-Wirtschaft bringen als eine schnelle, effiziente und weniger energieintensive Alternative zu herkömmlichen Verfahren, um Lignocellulose zu Bioethanol umzuwandeln.

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