Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von J. Rettenmaier & Söhne GmbH & Co. KG durchgeführt. Unter Verwendung neuartiger ionischer Flüssigkeiten wird ein einfach durchzuführendes, druckloses, allgemein anwendbares Verfahren zur Gewinnung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose, Gerbstoffen und Harzen aus biogenem Material entwickelt, das mit Prozesstemperaturen zwischen 60 und 80 Grad Celsius und Aufschlusszeiten von wenigen Stunden auskommt, und eine wirtschaftliche Verwertung aller Holzbestandteile ermöglicht. Im technologischen und wirtschaftlichen Erfolgsfall wird die gesamte Prozesskette in den Technikumsmaßstab übertragen und optimiert. Zielsetzung ist, die gewonnene Liginfraktion für die Verwendung im Bereich der Polymerchemie zu prüfen. Die Cellulose wird zu Zerfallshilfsmitteln bei Tablettieranwendungen, Papieren, Filterhilfsmitteln, bauchemischen Additiven und mikrokristalliner Cellulose verarbeitet. Aus den Hemicellulosen werden Papieradditive und lösliche Ballaststoffe hergestellt. Die Forschungsarbeiten, anwendungstechnischen Untersuchungen und die technische Umsetzung des Verfahrens sind in Aufgabenpaketen beschrieben, die nach dem Projektplan abgearbeitet werden. Die gundlagenorientierten Arbeiten in synthetischer präparativer und analytischer Hinsicht werden von den Hochschulpartnern (HTW Aalen, Uni Hamburg) durchgeführt. Die anwendungs- bzw. verfahrenstechnischen Aufgaben werden von den Industriepartnern (BTS, Rettenmaier) bearbeitet.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayer Technology Services GmbH durchgeführt. Unter Verwendung neuartiger ionischer Flüssigkeiten wird ein einfach durchzuführendes, druckloses, allgemein anwendbares Verfahren zur Gewinnung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose, Gerbstoffen und Harzen aus biogenem Material entwickelt, das mit Prozesstemperaturen zwischen 60 und 80 Grad Celsius und Aufschlusszeiten von wenigen Stunden auskommt, und eine wirtschaftliche Verwertung aller Holzbestandteile ermöglicht. Im technologischen und wirtschaftlichen Erfolgsfall wird die gesamte Prozesskette in den Technikumsmaßstab übertragen und optimiert. Zielsetzung ist, die gewonnene Liginfraktion für die Verwendung im Bereich der Polymerchemie zu prüfen. Die Cellulose wird zu Zerfallshilfsmitteln bei Tablettieranwendungen, Papieren, Filterhilfsmitteln, bauchemischen Additiven und mikrokristalliner Cellulose verarbeitet. Aus den Hemicellulosen werden Papieradditive und lösliche Ballaststoffe hergestellt. Die Forschungsarbeiten, anwendungstechnischen Untersuchungen und die technische Umsetzung des Verfahrens sind in Aufgabenpaketen beschrieben, die nach dem Projektplan abgearbeitet werden. Die gundlagenorientierten Arbeiten in synthetischer präparativer und analytischer Hinsicht werden von den Hochschulpartnern (HTW Aalen, Uni Hamburg) durchgeführt. Die anwendungs- bzw. verfahrenstechnischen Aufgaben werden von den Industriepartnern (BTS, Rettenmaier) bearbeitet.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Im Rahmen des beantragten Acet-LC Projektes sollen neuartige bio-basierte Kunststoffe auf der Basis lignocellulosischer (LC-)Biomasse entwickelt werden. Die Projektpartner bringen langjährige Erfahrungen der Holzchemie (Universidad de Concepción, UdeC), der Entwicklung (Fraunhofer UMSICHT) und der erfolgreichen Vermarktung biobasierter Kunststoffe (FKuR Kunststoff GmbH) ein. Die Verwendung lignocellulosehaltiger Nebenprodukte als Rohstoffe vermeidet Konkurrenzen mit der Nahrungserzeugung. Der Prozess lässt durch seine kurze Projektkette hohe Ausbeuten und geringe Kosten erwarten. Kern der Prozessentwicklung ist die Acetylierung der LC-Rohmaterialien gefolgt von einer Extraktion niedermolekularer Hemicellulosebruchstücke (AP 1), was an der UdeC untersucht wird. Ausgangsmaterial, Acetylierungsbedingungen und Extraktionsgrad beeinflussen die Eigenschaften des Kunststoffrohmaterials. Die Entwicklung eines marktfähigen Werkstoffs durch Compoundieren mit hocheffizienten, aber umweltschonenden Additiven erfolgt durch Fraunhofer UMSICHT, Abteilung Biobasierte Kunststoffe (AP 2). Die Bewertung aus industrieller Sicht und das Scale-Up der Compoundierung in den industriellen Maßstab übernimmt der Industriepartner FKuR Kunststoff GmbH (AP 3). Die Nachhaltigkeit der zu entwickelnden Technologie wird im Rahmen des Projekts durch eine Ökoeffizienzanalyse, Fraunhofer UMSICHT, Abteilung Ressourcen- und Innovationsmanagement, geprüft (AP 4).
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RAMPF Eco Solutions GmbH & Co. KG durchgeführt. Unter Verwendung neuartiger ionischer Flüssigkeiten soll ein einfach durchzuführendes, druckloses, allgemein anwendbares Verfahren zur Gewinnung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose, Gerbstoffen und Harzen aus biogenem Material entwickelt werden. Damit soll eine wirtschaftliche Verwertung aller Holzbestandteile ermöglicht werden. Die Fa. Rampf überträgt das von den Projektpartnern entwickelte Verfahren zur Gewinnung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose aus biogenem Material mit Hilfe neuartiger ionischer Flüssigkeiten in einem größeren Produktionsmaß (Scale-Up). Dabei werden die Prozessparameter optimiert und entsprechende Mustermengen an Cellulose, Hemicellulose und Lignin für die weitere Verarbeitung hergestellt. Neben der Gewinnung, Trennung und gegebenenfalls Reinigung der Stoffströme Lignin, Cellulose und Hemicellulose erfolgt die Herstellung und auch das Recycling der ionischen Flüssigkeiten. Die Fa. Rampf wird den Einsatz der gewonnenen Lignine als Monomere für Polymere (Polyurethan-Kunststoffe) prüfen und dementsprechende, ligninbasierende Kunststoffe entwickeln und prüfen. Ebenfalls werden die Stoffströme Cellulose und insbesondere (modifizierte) Hemicellulose hinsichtlich der Eignungsmöglichkeit als reaktiver Füllstoff bzw. Monomer in Kunststoff-Applikationen geprüft.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Aalen, Studiengang Chemie, Schwerpunkt Organische Chemie durchgeführt. Unter Verwendung neuartiger ionischer Flüssigkeiten wird ein einfach durchzuführendes, druckloses, allgemein anwendbares Verfahren zur Gewinnung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose, Gerbstoffen und Harzen aus biogenem Material entwickelt, das mit Prozesstemperaturen zwischen 60 und 80 Grad Celsius und Aufschlusszeiten von wenigen Stunden auskommt, und eine wirtschaftliche Verwertung aller Holzbestandteile ermöglicht. Im technologischen und wirtschaftlichen Erfolgsfall wird die gesamte Prozesskette in den Technikumsmaßstab übertragen und optimiert. Zielsetzung ist, die gewonnene Liginfraktion für die Verwendung im Bereich der Polymerchemie zu prüfen. Die Cellulose wird zu Zerfallshilfsmitteln bei Tablettieranwendungen, Papieren, Filterhilfsmitteln, bauchemischen Additiven und mikrokristalliner Cellulose verarbeitet. Aus den Hemicellulosen werden Papieradditive und lösliche Ballaststoffe hergestellt. Die Forschungsarbeiten, anwendungstechnischen Untersuchungen und die technische Umsetzung des Verfahrens sind in Aufgabenpaketen beschrieben, die nach dem Projektplan abgearbeitet werden. Die gundlagenorientierten Arbeiten in synthetischer präparativer und analytischer Hinsicht werden von den Hochschulpartnern (HTW Aalen, Uni Hamburg) durchgeführt. Die anwendungs- bzw. verfahrenstechnischen Aufgaben werden von den Industriepartnern (BTS, Rettenmaier) bearbeitet.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. durchgeführt. In dem hier beantragten Verbundprojekt soll untersucht werden, ob die in Vorprojekten nachgewiesene Wirkung von Enzymen konkretisiert und auf kontinuierlich arbeitende Anlagen in verschiedenen Maßstäben (Labor-, Technikum- und Praxisanlage) übertragen werden kann. Weiterhin soll anhand der Daten aus Praxisanlagen eine umfassende Bewertung durchgeführt werden. Neben der Untersuchung der Enzymwirkung im Labormaßstab soll auch die Wirkung in Praxisbiogasanlagen nachgewiesen werden. Als Zwischenschritt finden Versuche im Technikumsmaßstab statt. Es ist geplant, Untersuchungen zum geeigneten Zugabeort der Enzyme in den Prozessstufen zu identifizieren, die Wirkung auf den Biogasertrag und auf die Veränderung der Viskosität durchzuführen. Anhand der gewonnenen Daten ist eine umfassende Bewertung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses, der Stoff- und Energieflüsse und des Verfahrens vorgesehen. Der Einsatz von Enzymen soll den Aufschluss von Zellulose und Hemizellulose und weiterer Verbindungen verbessern. Dies führt zu einer Steigerung der Biogasausbeute. Die Veränderung in den Struktursubstanzen führt außerdem zu einer Verringerung der Viskosität und somit des Eigenenergiebedarfs der Anlage. Insgesamt kann erwartet werden, dass durch die erfolgreiche Umsetzung des Projekts die Effizienz in der Biogastechnologie gesteigert wird.
Das Projekt "Enzyme für den Aufschluss von lignocellulosehaltiger Biomasse und Produktion von Zuckern (C6, C5) sowie Wertstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V., Abteilung Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Für den Aufschluss von lignocellulosehaltiger Biomasse (z.B. Stroh, Holz, Reststoffe) ist gegenwärtig noch kein ausschließlich biochemisch-enzymatisches Verfahren bekannt. Nach entsprechender Vorbehandlung (z.B. Säure, Lauge, Lösungsmittel, Temperatur, Druck bzw. Kombinationen daraus) können jedoch insbesondere Cellulose/Hemicellulose weiter enzymatisch gespalten werden, um fermentierbare Zucker zu erhalten, die anschließend u.a. als Substrat für Prozesse der (industriellen) Biotechnologie dienen können. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit all dieser Aufschluss- und Vorbehandlungsmethoden sind letztlich die Effektivität selbst sowie die Vermeidung von Inhibitoren für nachfolgende Prozessstufen. Es gibt bereits einige Enzympräparate am Markt, die für diesen Zweck einsetzbar sind. Im vorliegenden Projekt soll geprüft werden, inwieweit neue Enzyme (teils aus anderen Mikroorganismen/Pilzen gewonnen) über bessere Ausbeuten und Einsatzmöglichkeiten verfügen. Am Beispiel der Milchsäurefermentation werden entsprechend hydrolysierte Substratmuster auf den Gehalt an fermentierbaren Zuckern sowie deren Konversionsgrad zu Milchsäure untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Archea Service GmbH durchgeführt. Vorprojekten nachgewiesene Wirkung von Enzymen konkretisiert und auf kontinuierlich arbeitende Anlagen in verschiedenen Maßstäben (Labor-, Technikum- und Praxisanlage) übertragen werden kann. Weiterhin soll anhand der Daten aus Praxisanlagen eine umfassende Bewertung durchgeführt werden. Neben der Untersuchung der Enzymwirkung im Labormaßstab soll auch die Wirkung in Praxisbiogasanlagen nachgewiesen werden. Als Zwischenschritt finden Versuche im Technikumsmaßstab statt. Es ist geplant, Untersuchungen zum geeigneten Zugabeort der Enzyme in den Prozessstufen zu identifizieren, die Wirkung auf den Biogasertrag und auf die Veränderung der Viskosität durchzuführen. Anhand der gewonnenen Daten ist eine umfassende Bewertung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses, der Stoff- und Energieflüsse und des Verfahrens vorgesehen. Der Einsatz von Enzymen soll den Aufschluss von Zellulose und Hemizellulose und weiterer Verbindungen verbessern. Dies führt zu einer Steigerung der Biogasausbeute. Die Veränderung in den Struktursubstanzen führt außerdem zu einer Verringerung der Viskosität und somit des Eigenenergiebedarfs der Anlage. Insgesamt kann erwartet werden, dass durch die erfolgreiche Umsetzung des Projekts die Effizienz in der Biogastechnologie gesteigert wird.
Das Projekt "Enzyme für den Aufschluss von lignocellulosehaltiger Biomasse und Produktion von Zuckern (C6, C5) sowie Wertstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme biopos e.V. Forschungsstandort Teltow-Seehof durchgeführt. Die Aufgabenstellung des Projektes beinhaltete den Einsatz und die Bewertung von in Russland entwickelten und hergestellten Enzymen zum hydrolytischen Abbau von Cellulosen und Hemicellulosen in gemahlenem Holz. Gleichzeitig war die Annahme zu prüfen, ob die Mahlung von Holz eine für den enzymatischen Aufschluss geeignete Vorbehandlungsmethode darstellt. Der Kooperationspartner: A.N. Bach Biochemie Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften, lieferte sowohl die gemahlenen Holzproben als auch die zu testenden Enzyme als Enzympulver. Zum Vergleich wurden Flüssigenzyme eingesetzt, mit denen das FI Biopos bereits über Erfahrungen verfügt. Zunächst erfolgte eine grundsätzliche Einordnung der Holzrohstoffe in die Bioraffineriesysteme und die Erarbeitung einer Analytik der inhomogenen biogenen Materialien in Rückkopplung mit dem Kooperationspartner. Eine Analytische Bestimmung der Zusammensetzung der Holzbiomasse nach NREL-Methoden wurde ausgearbeitet und enzymatische Hydrolysen incl. Auswertung durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Anwendungstechnische Untersuchungen mit Schwerpunkt auf ionischen Flüssigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Merck Solvent Innovation GmbH durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines technischen Prozesses zum Aufschluss von lignocellulosehaltigen Rohstoffen wie Buche und Pappel und deren Auftrennung in ihre Komponenten (Cellulose, Hemicellulosen und Lignin). Es sollen für das Konzept aussichtsreiche ionische Flüssigkeiten identifiziert, synthetisiert und charakterisiert werden. Weiterhin sollen die aufgrund von Basisuntersuchungen am Besten geeigneten ionischen Flüssigkeiten den Projektpartnern in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt werden. Die Verwertung ist auf folgende Weise möglich: Patentierung des Verfahrens und oder der am besten geeigneten spezifischen ionischen Flüssigkeit. Kommerzieller Vertrieb der ionischen Flüssigkeiten. Weiterverarbeitung der Inhaltsstoffe zu wertvollen Substanzen wie z.B. Antioxidantien oder APIs und deren Vertrieb.
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