Das Projekt "Teilvorhaben: Blending der Hydrierten TCR-Öle mit Bioethanol aus lignocellulosehaltigen Rohstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Clariant Produkte (Deutschland) GmbH durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, die Herstellung CO2 neutraler Otto- und Dieselkraftstoffe mit verbesserten Emissions- und Leistungseigenschaften aus Reststoffen der Papierindustrie zu demonstrieren. Hierbei sollen neuartige Kraftstoffe hergestellt werden, die im Gegensatz zum Stand der Technik nicht aus Mischungen aus fossilen und bio-basierten Kraftstoffen bestehen, sondern zu 100% aus biologischen Reststoffen hergestellt werden. Die so hergestellten Kraftstoffe werden im Rahmen des Projekts im Vollmotor, sowie im Fahrzeug auf der Rolle erprobt. Die Clariant Produkte (Deutschland) GmbH entwickelt an den bayerischen Standorten Planegg und Straubing nachhaltige biotechnologische Verfahren zur Herstellung bio-basierter Biokraftstoffe wie z.B. Bio-Ethanol aus lignocellulosehaltigen Reststoffen (z.B. Weizenstroh). In das Projekt bringt sie insbesondere ihre fundierten Erfahrungen im Bereich der Bioethanol-Herstellung, der Marktanforderungen für bio-basierte Kraftstoffe sowie der technischen Bewertungen von verfahrenstechnischen Gesamtkonzepten inklusive Bewertung deren Nachhaltigkeit ein. Für die experimentellen Arbeiten im Rahmen des Gesamtprojektes stellt die Clariant den Projektpartnern Bio-Ethanol aus der sunliquid® Demonstrationsanlage in Straubing zur Verfügung. Dieses Bio-Ethanol auf Basis von Weizenstroh wird dann für die Herstellung und Erprobung von Mischungen aus TCR-Kraftstoff mit 2G-Ethanol (10 % bzw. 20 %) verwendet.
Das Projekt "Bioökonomie International 2016: Integrierte Bernsteinsäureproduktion durch Nutzung von Xylose aus Lignocellulose und Kohlendioxid aus Biogas und Ethanolfermentation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer fermentativen Bernsteinsäureproduktion in der Bakterien CO2 fixieren und Xylose als Kohlenstoffquelle (aus Weizenstroh oder Maisfasern) nutzen. Biogas und CO2 aus der Bioethanolfermentation dienen als CO2-Quellen. Biogas besteht zu 40 % aus CO2 und ca. 60 % aus CH4, während der Gasstrom aus der Bioethanolproduktion reines CO2 ist. Um Biogas im Erdgasnetz zu speichern bedarf es einer Abtrennung des CO2. Dieses in Bernsteinsäure zu überführen dient also auch der Aufreinigung des Biogases zum Einspeisen. Die Nutzung von Lignocellulosen Rohstoffen für die Bioökonomie kann über unterschiedliche Wege geschehen. Eine thermochemische Vorbehandlung führt zur Hydrolyse von Xylan, dem Hauptbestandteil der Hemicellulose. Die entstehende Xylose steht dann zur weiteren Nutzung zur Verfügung. Durch SucciniGas lässt sich die Bernsteinsäureproduktion in Bioraffinerien und Biogasanlagen integrieren, wodurch Synergieeffekte ausgenutzt werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben: TU Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Dynamik und Betrieb technischer Anlagen durchgeführt. Die Hauptziele dieses Vorhabens sind das Design und die Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung von Ethylen aus Biogas basierend auf der oxidativen Kopplung von Methan (OCM). Hierbei werden wissenschaftliche, technische, ökologische und wirtschaftliche Aspekte untersucht, um einen bio-basierten OCM-Prozess (Bio-OCM) bezüglich seiner Umsetzbarkeit zu bewerten. Es wird eine neue Prozesskette zur Erzeugung grüner Chemikalien und Kunststoffe aus Schlempe aus der Zuckerrohrethanol-Produktion entwickelt. Schlempe kann in einer anaeroben Vergärung umgesetzt werden, wobei Biogas entsteht. Nach einer Vorbehandlung wird das methanreiche Biogas in dem OCM-Reaktor zu wertvollem Ethylen umgewandelt. Das Reaktorabgas wird anschließend gereinigt, um reines Ethylen als Hauptprodukt zu erhalten. Hierfür wird ein innovatives Druckwechseladsorptionsverfahren mit einem Zeolith als Adsorbens verwendet. Die aufgestellte Prozesskette wird anhand einer Ökobilanz bzw. Life Cycle Analysis bezüglich ihrer Nachhaltigkeit bewertet.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Chemische Zusammensetzung sowie Eignung zur Zellstoffherstellung und Bioethanolgewinnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Pflanzenchemie und Holzchemie, Lehrstuhl für Holz- und Pflanzenchemie durchgeführt. Die steigende Nachfrage nach Holz kann nur noch begrenzt durch gesteigerte Nutzung der Zuwachspotentiale gedeckt werden. Deckungslücken könnten zu einem erheblichen Teil durch hochleistungsfähige Züchtungsprodukte gedeckt werden. Wichtiger Ansatzpunkt zur mittel- bis langfristigen Produktivitätsverbesserung von Kurzumtriebs- bzw. Schnellwuchsplantagen und Waldbeständen sind dabei die Ergebnisse der Forstpflanzenzüchtung. Die Züchtungsziele hoben bisher auf eine Verbesserung von Wachstum und Qualität nach forstlichen Gesichtspunkten bei gleicher oder erhöhter Widerstandskraft ab.
Holzeigenschaften spielten dagegen bisher eine untergeordnete Rolle. Bei der stofflichen Verwertung stellt sich die Frage, ob die veränderten Zuwachsleistungen auch veränderte Holzeigenschaften mit sich bringen.
Um das bisherige Züchtungsmaterial wirtschaftlich einsetzen zu können, müssen dessen Eigenschaften umfassend untersucht werden. Holzeigenschaften, die mit den jeweiligen Verwendungszwecken kongruieren, bewirken verbesserte Produkteigenschaften und erhöhte Ausbeuten. Dazu sollen bereits existierende Züchtungsprodukte der Aspe, Douglasie und Hybridlärche auf ihre physikalischen und chemischen Holzeigenschaften untersucht werden. Anhand der Ergebnisse werden Züchtungsziele für weiterführende Züchtungsarbeiten definiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Pflanzenchemie und Holzchemie, Lehrstuhl für Holz- und Pflanzenchemie durchgeführt. Primäres Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur stofflichen Nutzung von Hemicellulosen (HC), die bei der Bioethanolgewinnung aus lignocellulosehaltigen Pflanzenmaterialien wie Stroh als Nebenprodukt anfallen. Bis heute gibt es in Europa keine Industrieanlage, die Bioethanol aus lignocellulosehaltigen Rohstoffen kommerziell erfolgreich produziert. Für eine erfolgreiche Implementierung in den Wirtschaftskreislauf ist deshalb die gezielte Abtrennung und stoffliche Verwertung der HC ein essentieller Weg. Ziel der Untersuchungen ist es, die HC beim Biomasseaufschluss zu möglichst großen Anteilen von Cellulose zu separieren und aus der resultierenden Wertstofflauge so zu isolieren, damit sie einer separaten stofflichen Nutzung zugeführt werden können. Hierbei sollen verschiedene Einsatzmöglichkeiten untersucht werden. Aussichtsreich ist die Anwendung der Hemicellulosen im Bereich der oberflächenaktiven Substanzen des Flotationsprozesses. Eine weitere vielversprechende Anwendungsmöglichkeit stellen biopolymerbasierte Flammschutzmittel dar. Hierfür können sowohl Hemicellulosen als auch Pektin getestet werden, da sich beide aufgrund ihrer hohen Funktionalität gut für die notwendige Derivatisierung eignen. Ferner soll der Einfluss der Hemicellulosen als Papieradditiv auf die Papiereigenschaften untersucht werden. Die Realisierung des Projektes erfolgt an Hand folgender Arbeitspakte (AP): AP1 Charakterisierung der Stoffströme AP2 Aufschluss, Isolierung und Reinigung von HC aus Weizenstroh und Haferspelzen AP3 Aufschluss, Isolierung und Reinigung von HC und Pektin aus Rübenschnitzel AP4 Modifizierung und Derivatisierung der HC für den Flotationsprozess und Testung der Substanzen im Labormaßstab AP5 Herstellung und Testung von Flammschutzmitteln auf Basis von HC und Pektinen AP6 Herstellung und Testung von Papieradditiven auf Basis von HC AP7 Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie.
Das Projekt "Biogas aus Abfällen der brasilianischen Bioethanol-Industrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Umweltingenieurwesen, Professur für Abfall- und Stoffstromwirtschaft durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie durchgeführt. Hintergrund: In Brasilien fallen - bei der Bioethanolherstellung aus Zuckerrohr - jährlich etwa 250 Mio. Tonnen Bagasse an. Die Reststoffe werden überwiegend energetisch bei einer Verbrennung vor Ort, in der 'USINA', verwertet. Die Prozessdampferzeugung erfolgt mit Wirbelschicht- und Rostanlagen, die teilweise über 50 Jahre alt und häufig nicht energetisch optimiert sind. Die Intensivnutzung der Böden und die Ausbringung von unbehandelten Reststoffen haben eine Versauerung der Böden und eine mangelnde Nährstoffversorgung zur Folge. Diese Defizite des Bodens führen ohne Gegenmaßnahmen zu Degeneration der Zuckerrohrbepflanzung. Ziel: Das Ziel des Vorhabens ist es, die Reststoffe durch thermochemische Verfahren (Vergasung und Verbrennung) energetisch zu verwerten und die bestehenden Prozessketten zu optimieren. Die Verfahren sollen energetisch aber auch hinsichtlich der Eigenschaften der Aschen dahingehend verbessert werden, dass diese nach einer Aufbereitung wieder dem Stoffkreislauf zugeführt werden können. Hierzu werden in Vergasungs- und Verbrennungsprozessen schadstoffarme Aschen erzeugt und zu vollwertigen und konkurrenzfähigen Recyclingdüngern weiterverarbeitet. Zudem besteht die Möglichkeit, die Aschen, denen die Nährstoffe entzogen wurden als (funktionale) Füllstoffe in (Bio-)Polymer-Compounds einzusetzen. In Abstimmung mit den brasilianischen Partnern werden Konzepte für eine nachhaltige Wiederverwertung ermittelt. Mit dem Verbundprojekt kann das ITC seine internationalen Kontakte nach Brasilien hin erweitern und seine langjährige Expertise im Bereich der Verbrennung von schwierigen Brennstoffen (Schwerpunkt Abfall und Biomassen) auf die Reststoffe aus der Zuckerrohrherstellung anwenden. Die Ergebnisse der Untersuchungen, insbesondere zur Anwendung der Aschen in N-P-K-Düngern können auf andere, derzeit durch das Institut betreuten Projekte, z.B. mit Klärschlämmen, Gärresten, Hühnermist, etc. übertragen werden. Angestrebte Ergebnisse: Neben der energetischen Optimierung der Prozesse vor Ort in Zusammenarbeit mit den Anlagenbetreibern und brasilianischen Forschungspartnern sollen zukünftig ökonomisch und technisch umsetzbare Verwertungs- und Nutzungspfade für Aschen aus der thermo-chemischen Umsetzung evaluiert werden. Dabei sind Kriterien wie z.B. der Nährstoffgehalt, die Anlagenverfügbarkeit und das Verbrennungsverhalten von Bagasse, Stroh und Filterkuchen sowie die Nutzung der Vinasse mit den jeweils spezifischen Eigenschaften zu berücksichtigen.
Das Projekt "sustain fuel - Nachhaltige Bioethanolerzeugung durch Vorbehandlungsoptimierung hochdiverser Blühpflanzenmischungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Fachgebiet Hefegenetik und Gärungstechnologie (150f) durchgeführt. Blühpflanzenmischungen erfüllen eine Vielzahl an ökologischen Dienstleistungen und können deshalb als Biomassequelle mit besonders hohem Nutzen für die Umwelt angesehen werden. Eine Bioethanolproduktion auf Basis dieser Rohstoffe dient der Nachhaltigkeit in besonders hohem Maße. Entsprechend nachhaltig erzeugtes Bioethanol könnte zu einer deutlich besseren Bevölkerungsakzeptanz im Treibstoffsektor führen, bei zeitgleicher Wertsteigerung des Endprodukts. Damit könnten Grundvoraussetzungen geschaffen werden, um ein unabhängiges Bioethanol-Marktprodukt (z. B. 'sustain fuel') auf möglichst nachhaltiger Basis zu etablieren.
Um entstehende Produktionskosten so gering wie möglich zu halten, ist die Etablierung eines optimierten Voraufschlussverfahrens für Biomasse aus Blühpflanzen unablässig. Deshalb sollen im Projekt 'sustain fuel' drei hocheffiziente Voraufschlussverfahren direkt miteinander verglichen werden. Die drei Vorbehandlungsmethoden 'ammonia fibre Expansion' (AFEX), 'steam Explosion' (SE) und Querstromzerspanung (QZ) bieten verschiedene Aufschlussvorteile und sollen auf substratspezifische Eignung hin untersucht werden.
Die erfolgversprechendste Vorbehandlungsmethode soll auf sechs unterschiedliche, definierte Blühpflanzenmischungen angewandt werden. Diese werden anschließend enzymatisch hydrolysiert, um optimale Ausgangsbedingungen für die weiteren Prozessschritte der Bioethanolerzeugung zu bieten. Damit soll eine Empfehlung einer Blühpflanzenmischung hinsichtlich der Eignung als Bioethanolsubstrat definiert werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sachsenmilch Leppersdorf GmbH durchgeführt. Das wesentliche Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung, dem Aufbau und Betrieb einer Verfahrenskette zur Herstellung von Frischwasser aus den Schlempen der Bioethanolproduktion von Molkereien und der zusätzlichen Prozesseseffektivierung durch aus Biogas gewonnener Energie. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH kann die, nach der alkoholischen Gärung, anfallenden Reststoffe (Schlempen) momentan innerbetrieblich nicht weiter verwerten und muss diese kostenintensiv entsorgen. Zur Effektivierung der Prozesskette soll die Schlempe einem biologischen Abbau unterzogen, mineralische Inhaltsstoffe (MAP) gezielt abgetrennt und das so gewonnene Frischwasser in die Milch-Produktion zurückgeführt werden. Das während der anaerob-Behandlung entstehende Biogas trägt außerdem positiv zum Schluss des internen Stoff- und Energiekreislaufs bei. Die Arbeiten während des Projektes werden in enger Abstimmung der drei Partner erfolgen. Die wks group trägt die Verantwortung für Planung, Dimensionierung und den Aufbau der einzelnen Systemkomponenten. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH stellt das zur Aufbereitung benötigte Substrat bereit und wird im Laufe des Entwicklungsprozesses das Verfahren aus wirtschaftlicher und verfahrenstechnischer Sicht bewerten und beurteilen. Das Fraunhofer IKTS wird die verfahrenstechnische Umsetzung des Gesamtverfahrens, die anfallende Analytik der Prozessstrecke sowie die Anpassung und Integration der zu verwendenden keramischen Filtrationsmodule betreuen.
Das Projekt "Entwicklung eines kontinuierlichen Prozesses zur Herstellung von Cellulose-Ethanol auf der Basis von Cellulosom-Hefen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Fachgebiet Hefegenetik und Gärungstechnologie (150f) durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, einen kontinuierlich arbeitenden 'Bioethanol-Reaktor' zu entwickeln, der ähnlich wie ein Biogas-Reaktor funktioniert, der aber statt Biogas Bioethanol produziert. Voraussetzung für dieses Konzept ist ein Produktionsorganismus, der den Aufschluss der Lignocellulose und die Umwandlung in Ethanol gleichzeitig bewerkstelligen kann. Ein geeigneter Organismus dazu existiert bislang nicht. Basierend auf dem Cellulosom von Clostridium thermocellum, soll daher ein Mini-Cellulosom in Hefe etabliert werden. Um den Prozess kontinuierlich betreiben zu können, soll zudem das entstehende Ethanol kontinuierlich über Blenke-Kaskaden gestrippt werden. In einen Hefestamm ist ein 'Minicellulosom' zu etablieren, das diesen ertüchtigt, selbst den zur Hydrolyse von Cellulose erforderlichen Multienzymkomplex bereitzustellen. Um diese Hefe in einem kontinuierlichen Bioethanolreaktor nutzen zu können müssen Prozess-Schritte des hydrothermischen Aufschlusses, der enzymatischen Vorhydrolyse, der Bioethanolreaktor selbst, das Strippingsystem mittels im Prozess erzeugtem CO2 sowie das erforderliche Kondensationssystem aufgebaut, angepasst optimiert und evaluiert werden.
