Dr. Jürgen Puls
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31.08.2009

Verschiedene Extraktionsverfahren der Inhaltsstoffe aus Buchen- und Pappelholz erbrachten nur geringe Mengen Triterpene, die für eine wirtschaftliche Nutzung zu gering ist. Die Verfahren lassen sich aber auf andere Holzarten übertragen. Aufschluss und Komponententrennung auf Basis des Organosolv-Verfahrens konnten für die Anforderungen der Bioraffinerie im 1-kg-Maßstab optimiert werden und auf ein kontinuierliches Extraktionsverfahren im 10-kg-Maßstab mit Lösungsmittelrückgewinnung übertragen werden. Aufschlüsse mit Komponententrennung in ionischen Flüssigkeiten sind möglich, aber wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig. Die enzymatische Hydrolyse der Cellulosefraktion zu fermentierbarer Glucose war mit über 80 % der theoretischen Ausbeute mit kommerziellen Enzymen möglich. Die Hemicellulosefraktion wurde größtenteils bereits im Aufschluss zu C5-Zuckern hydrolysiert, die ebenfalls fermentierbar waren. Das schwefelfreie Lignin konnte erfolgreich in thermo- und duroplastischen Werkstoffapplikationen eingesetzt werden. Im Ergebnis der ökonomischen und ökologischen Bewertung kann eine Lignocellulose-Bioraffinerie mit einer Kapazität von 400.000 t/a wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll betrieben werden. Ein Konzept für eine Pilotanlage wurde erstellt, deren Errichtung und Betrieb Gegenstand eines Folgeantrags wird.

Das Vorhaben soll die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für die Entwicklung eines Prozesses zum Aufschluss von lignocellulosehaltigen Rohstoffen am Beispiel von Hölzern wie Buche und Pappel legen. Die Komponenten Cellulose, Hemicellulosen, Lignin und die Inhaltsstoffe sollen aufgetrennt und als Chemierohstoffe und Synthesebausteine bereitgestellt werden. Im Projekt werden die optimalen Extraktionsbedingungen für Alkohole mit und ohne Zusatz ionischer Flüssigkeiten im diskontinuierlichen Betrieb entwickelt sowie Proben für anwendungstechnische Untersuchungen bei den Partnern des Gesamtvorhabens bereitgestellt. Die erhaltenen Ergebnisse werden dann im Technikum auf den nächstgrößeren Maßstab übertragen. Durch ökonomische Begleituntersuchungen wird das Rohstoffaufkommen, die Logistik einer Anlage und die Bewertung der verschiedenen Stoffströmen vorgenommen. Die Ergebnisse des Projektes werden zu einer technischen, ökonomische und ökologische Bewertung des Gesamtverfahrens zusammengefasst, so dass für die industriellen Partner eine konkrete Entscheidungshilfe für die mögliche Umsetzung des Verfahrens gegeben ist.