Dr. Jochen Michels
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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.

Bekannte Holzhydrolyse- oder Zellstoffgewinnungsverfahren nutzen bisher vorrangig Cellulose, während die übrigen Komponenten wie Hemicellulosen und Lignin in einer Form anfallen, die keine hochwertige stoffliche Verwertung zulässt. Das Ziel des Pilotprojektes war es, ein nachhaltiges, integriertes Verfahren zum Aufschluss mit Komponententrennung für heimische lignocellulosehaltige Rohstoffe wie Buche und Pappel zu entwickeln, bei dem alle Inhaltsstoffe (Extrakte, Cellulose, Lignin und Hemicellulosen) getrennt werden und dabei in einer Form anfallen, die für eine biotechnologische oder chemische Weiterverarbeitung geeignet ist. Das Projekt wurde in fünf großen Modulen (Arbeitspaketen) bearbeitet: 1. Extraktion von Buchen- und Pappelholz, 2. Aufschluss und Komponententrennung, 3. Weiterverarbeitung der erhaltenen Fraktionen, 4. Ökonomische und ökologische Bewertung und 5. Entwicklung eines Konzepts für eine Pilotanlage.