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 14: Scale Up von Prozessen in Pilotanlagen

Anschrift
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. - Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP
06237 Leuna
Am Haupttor Bau 1251
Kontakt
Dr.-Ing. Katja Patzsch
Tel: +49 3461 43-9104
E-Mail: katja.patzsch@cbp.fraunhofer.de
FKZ
22010112
Anfang
01.05.2012
Ende
31.10.2014
Aufgabenbeschreibung
Das Verbundprojekt ist getragen von der Vision der „Integrierten Verbundproduktion auf Basis nachwachsender Rohstoffe" und der durchgängigen Entwicklung vom Labor- bis zum Produktionsmaßstab. Dabei steht die Steigerung des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe, vor allem heimischer pflanzlicher Öle, zur Herstellung von Synthesebausteinen für die chemische Industrie unter Verwendung chemischer und biotechnologischer Konversionsmethoden im Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten. Das Konzept wird durch einen interdisziplinären Forschungsverbund in Zusammenarbeit mit einem integrierten Chemieverbund-Standort realisiert und betrachtet dabei Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Rohstoff Pflanzenöl, dessen Aufarbeitung und Umsetzung zu Synthesebausteinen hin zum Einsatz der Synthesebausteine in Produktgruppen wie Polymeren, Schmierstoffen, grenzflächenaktiven Substanzen oder Flockungshilfsmitteln. In der 1.Phase wurden relevante Pflanzenöle ausgewählt und bewertet, chemische und biotechnologische Konversionsverfahren im Labormaßstab entwickelt und getestet sowie geeignete Katalysatoren identifiziert. In der 2. Förderphase liegt der Fokus auf der Optimierung und der Skalierung ausgewählter Prozesse in den Produktionsmaßstab und einer anwendungstechnischen Untersuchung der Synthese-bausteine in unterschiedlichen Produktgruppen. Abschließend soll eine ökonomische, ökologische und soziale Prozessbewertung mit Rohstoff- und Produktbewertung erfolgen.
Ergebnisdarstellung
Die Arbeiten des CBP wurden in der 2. Förderphase des Verbundvorhabens integriert und stellten den Schnittpunkt zwischen anwendungsbezogener Forschung (Labormaßstab) und Untersuchung der Machbarkeit in industriell relevanten Maßstäben dar. Es wurden in Kooperation mit der Fa. Eucodis, der Universität Halle sowie dem Fraunhofer IGB Lipasen zur rekombinanten Herstellung in mikrobiellen Systemen ausgewählt und ein Scale-Up in den technischen Maßstab durchgeführt. Weiterhin erfolgten Untersuchungen zur Maßstabsvergrößerung von enzymatischen Ver- und Umesterungsreaktionen sowie eine Skalierung der Metathese im Maßstab von 100 L. Für die Maßstabsvergrößerung der verschiedenen enzymatischen Reaktionen wie Ver- und Umesterungen und biochemische Epoxidierungen von Fettsäuren und pflanzlichen Ölen wurden größere Mengen an verschiedenen Lipasen benötigt. Daher erfolgte zunächst die Übertragung der von der Fa. Eucodis und der Universität Halle im Labor etablierten Produktionsprozesse zur fermentativen Herstellung rekombinanter Lipasen an das Fraunhofer CBP. Dabei konnten die Fermentationsprozesse erfolgreich bis in den 1-m3-Maßstab umgesetzt werden. Die im Labor entwickelten Aufarbeitungstechniken ließen sich nicht problemlos auf die verfügbaren Anlagen im technischen Maßstab übertragen und erforderten deshalb eine Optimierung. Damit konnten die benötigten größeren Mengen an Enzym für das Scale-Up von ausgewählten enzymatischen Reaktionen bereitgestellt werden. Die hergestellten Lipasen wurden weiterhin zur Untersuchung der Konservierung sowie für Immobilisierungsversuche eingesetzt. Die Maßstabsvergrößerung der lösemittelfreien Lipase-katalysierten Veresterung von Ölsäure mit Oleylalkohol konnte erfolgreich bis in den 10L-Maßstab durchgeführt werden. Weiterhin wurde die Metathese von Ölsäuremethylester in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ICT und der Fa. Umicore erfolgreich in den 100-L-Maßstab übertragen.

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