Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Forschungsverbund: Integrierte chemisch-biotechnologische Herstellung von Synthesebausteinen auf Basis nachwachsender Rohstoffe in einer Bioraffinerie; Teilvorhaben 10: Prozess- und Produktbewertung

Anschrift
Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP)
76187 Karlsruhe
Hertzstr. 16
Kontakt
PD Dr. Magnus Fröhling
Tel: +49 721 608-44400
E-Mail: magnus.froehling@kit.edu
FKZ
22001909
Anfang
01.05.2009
Ende
31.10.2014
Aufgabenbeschreibung
Das geplante Vorhaben hat die Steigerung des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe und die langfristige sowie weitgehende Umstellung chemischer Produktionsprozesse auf nach-wachsende Rohstoffe durch neue, durchgängige sowie inter- und transdisziplinäre Ansätze in Forschung, Entwicklung und Produktion für die Herstellung von Synthesebausteinen für die chemische Industrie zum Ziel. Dabei soll über eine durchgängige Entwicklung vom La-bor- bis zum Produktionsmaßstab eine integrierte Verbundproduktion auf Basis nachwach-sender Rohstoffe realisiert werden. Dieses Konzept wird durch einen Forschungsverbund aus Industrie, Universitäten und außeruniversitären Forschungsinstituten in Zusammenarbeit mit einem integrierten Chemieverbund-Standort realisiert werden. Wesentliche Innovations-felder diese Vorhabens sind die Entwicklung, Optimierung, Bewertung und Integration von wirtschaftlichen Verfahren zur Aufbereitung und Bereitstellung von heimischen pflanzlichen Ölen für die Gewinnung von Synthesebausteinen, zur chemisch-biotechnologisch katalysier-ten Konversion von heimischen pflanzlichen Ölen zu Synthesebausteinen und zur Aufarbei-tung und Weiterverarbeitung der erhaltenen Synthesebausteine zu Epoxydharzen, Hydrophobierungsmitteln, Aminen und Schmierstoffen. Damit adressiert das vorgeschlagene Vor-haben die drei essentiellen Aspekte Rohstoffe, Prozesse und Produkte bei der Nutzung nachwachsender Rohstoffe und integriert biotechnologische und kombinierte Verfahren in einen bestehenden Produktionsverbund der chemischen Industrie im Sinne eines Bioraffine-rie Konzepts.
Ergebnisdarstellung
Im Teilvorhaben 10 wurden für die Verfahrens- und Produktentwicklungen Abschätzungen der Wirtschaftlichkeit und der ökologischen Wirkungen bereits in einer frühen Phase der Prozessentwicklung durchgeführt. Dadurch wurde die Identifikation ökonomischer und ökologischer Schlüsselgrößen ermöglicht sowie ein Vergleich der Prozessketten auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit fossil-basierten Prozessen und Produkten angestrebt. Basis der Bewertungen waren die Erfassung von Massen- und Energieflüssen und deren Simulation entlang der gesamten Wertschöpfungskette - vom Anbau der Ölsaaten, über die Gewinnung der Öle bis zu deren Weiterverarbeitung in biologisch und chemisch katalysierten Prozessen, die von den Projektpartnern entwickelt wurden. Die Stoff- und Energieflüsse der Wertschöpfungsketten wurden erfasst und mit Hilfe einer Software und Datenbank simuliert. Durch eine Schätzung der Investitionen und Kosten für die Prozesse wurden die Herstellkosten für die möglichen Produkte ermittelt. Eine Sensitivitätsanalyse ergab eine starke Abhängigkeit der Herstellkosten von den Rohstoffkosten, da bislang die Preise für die verwendeten Pflanzenöle wie bspw. Drachenkopföl und Krambeöl über denen konventionell verwendeter Pflanzenöle liegen. Eine erste ökologische Bewertung ergab, dass die betrachteten Wirkungskategorien hauptsächlich durch den Anbau der Ölsaaten hervorgerufen werden. Die Auswahl von fossil basierten Referenzprozessen/-produkten (aus Datenbank) für eine vergleichende Bewertung eignet sich für die Produktbewertung der Bioraffinerie nur bedingt, da es sich z.T. um neue Produkte handelt und daher detailliert und produktindividuell nach dem jeweiligen Einsatz betrachtet werden muss. Die Produkte wurden in technischen Anwendungen getestet und eignen sich für Substitutionen und Produktneuentwicklungen. Die Integration der Bioraffinerie in einen Chemiestandort wurde z.B. durch Preise für Infrastrukturbedarfe (z.B. Wasser, Elektrizität) in den Bewertungen berücksichtigt.

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