Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Agrartechnologie
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38116 Braunschweig

22006798

01.01.2000

Es fallen große Mengen von Rohglycerinen und Rohglycerinwässern verschiedener Qualitäten in den verschiedenen Prozessen in Deutschland an (~700.000 t/a). Die Untersuchungen zur Biokonversion zeigten, dass sich alle Rohglycerinwässer aus der Fettspaltung zu 1,3-Propandiol umsetzen ließen, während bei den Proben aus Verseifungsanlagen nur bei der aufgereinigten Glycerincharge eine Umsetzung durch die Mikroorganismen stattfand. Bei den Glycerinwässern aus der Biodieselherstellung zeigte sich kein einheitliches Bild. Die zu der Optimierung der Immobilisierungsanlage angestrebten Veränderungen (Polymer-Zwangsförderung, Erhöhung der Produktionsleistung und Reproduzierbarkeit, Feuchtemesssystem mit Datenerfassung ) sind realisiert worden. Die Verwendung der Immobilisate verringert die Fermentationszeit bis zu einer 1,3?Propandiolkonzentration von 85 g/L von üblicherweise 30-40 Stunden auf nur 12 Stunden. Die maximale Produktivität der Immobilisaten lag in fed-batch Fermentationen bei 11,8 g·L-1·h-1, in den kontinuierlichen Fermentationen bei bis zu 31 g·L-1·h-1. Es wurde eine Pilotanlage mit einem 400-Liter-Fermenter zur Produktion von 1,3-Propandiol aufgebaut. Die Pilotanlage wird mit einer Fed-batch-Strategie gefahren, neben der üblichen pH-Regelung wird die Glycerinzudosage über ein Steuersystem geregelt, das die HPLC-Ergebnisse einer automatischen Probennahme aufnimmt, analysiert, auf Glaubwürdigkeit überprüft und dementsprechend Substrat nachdosiert. Die Aufarbeitung in der Pilotanlage hat bestätigt, dass das entwickelte Aufarbeitungskonzept mit bekannten konventionellen Verfahrensteilen die Aufarbeitung der Fermentationsbrühe zu einem hochprozentigen 1,3?Propandiol als Zielprodukt ermöglicht. Damit kann das dargestellte Konzept als Grundlage für die halbtechnische Anlage zur 1,3-Propandiol-Aufbereitung dienen. Die Komponententrennung erfolgt auf diese Weise vollständig in den 2 Rektifikationskolonnen.

Ziel des Verbundvorhabens ist die Planung und der Aufbau einer Pilotanlage zur Herstellung von 1,3-Propandiol aus Glycerin mittels Biokonversion. Das Vorhaben baut auf den im Vorhaben 96NR105 der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) erzielten Ergebnissen auf, in dem das Screening und die Immobilisierung von Mikroorganismen zur Überführung von Glycerin in 1,3-Propandiol (PD) im Mittelpunkt stand. Voraussetzung für eine wettbewerbsfähige Umsetzung des Verfahrens in den industriellen Maßstab ist ein kostengünstiges Ausgangsmaterial. Im Rahmen des abgeschlossenen Vorhabens wurde als Nährmedium für die Kulturen mit Wasser verdünntes Glycerin (80%ig) verwendet. Dieses Glycerin wird durch Reinigung in einem mehrstufigen Prozess erhalten. Ein kostengünstigeres Ausgangsmaterial wäre dagegen das ungereinigte Rohglycerin, das bei unterschiedlichen technischen Prozessen anfällt. Ziel des Vorhabens ist es, fundierte Aussagen über den Einsatz von Rohglycerin unterschiedlicher Herkünfte zur biotechnischen 1,3-PD-Produktion zu machen. Durch diese Untersuchungen soll die Voraussetzung für eine industrielle Anlage zur biotechnischen Produktion von 1,3-PD geschaffen werden. Am Institut für Technologie der FAL soll eine kleine Technikumanlage errichtet werden. Neben der Untersuchung der verschiedenen Glycerin-Rohstoffquellen sollen zum einen die Prozessparameter der Biokonversion und zum anderen die Immobilisierungsanlage konstruktiv optimiert werden. Darüber hinaus erfolgt eine wirtschaftliche Bewertung, die über die Errichtung einer Pilotanlage beim Verbundpartner Prignitzer Chemie entscheiden wird. Das Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit dem Institut für Umweltforschung Schlieben, dem Institut für Technologie der FAL und der Prignitzer Chemie GmbH durchgeführt.