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Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Biodiesel aus Rohstoffen mit hohem Gehalt an freien Fettsäuren mit Hilfe des Phasentransfers in indifferenten Lösungsmitteln

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Biodiesel aus Rohstoffen mit hohem Gehalt an freien Fettsäuren mit Hilfe des Phasentransfers in indifferenten Lösungsmitteln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Biodiesel (FAME) aus fettsäurereichen Rohstoffen mit Hilfe des Phasentransfers in indifferenten Lösungsmitteln. Dem neuen Verfahren liegt folgendes Konzept zu Grunde. Aus einem Vorratsbehälter wird einem Reaktor kontinuierlich Reaktionsmischung zugeführt und unter saurer Katalyse umgesetzt. Nach einer entsprechenden Verweilzeit wird das Reaktionsgemisch einem Extraktor zugeführt. In diesem Extraktor wird dem Reaktionsgemisch ein indifferentes Lösungsmittel zugegeben, welches im Gegenstrom selektiv Methylester aufnimmt. Das mit Methylester beladene Lösungsmittel wird anschließend einem Separationssystem zugeführt, in dem das indifferente Lösungsmittel von dem Methylestergemisch abgetrennt wird. Das so regenerierte Lösungsmittel wird wieder zum Extraktionsraum geleitet und damit im Kreislauf gefahren. Die nicht umgesetzten Ausgangsstoffe werden dem eingangs erwähnten Vorratsbehälter zugeführt, so dass letztendlich für einen quantitativen Stoffumsatz gesorgt ist. Dieses Verfahren arbeitet durchgängig kontinuierlich.

Polyolherstellung aus Pflanzenoelen waehrend des chemischen Polyurethanrecyclings

Das Projekt "Polyolherstellung aus Pflanzenoelen waehrend des chemischen Polyurethanrecyclings" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von REGRA Kunststofftechnik GmbH durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Herstellung von Polyolkomponenten auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Als nachwachsende Rohstoffe werden dabei Verbindungen eingesetzt, die ver- bzw. umgeestert werden koennen. Definitionsgemaess koennen dementsprechend alle natuerlichen Rohstoffe eingesetzt werden, die Hydroxyl-, Amin-, Carbonsaeure und/oder Estergruppen enthalten. Diese Verbindungen koennen durch einfache Umesterungs- bzw. Veresterungsprozesse in Polyolkomponenten ueberfuehrt werden. Zu diesen Verbindungen zaehlen insbesondere Pflanzenoele wie z.B. Rapsoel, die Grundlage dieses Vorhabens sind. Die auf Basis dieser nachwachsenden Rohstoffe hergestellten Polyole koennen zu Isocyanatprepolymeren weiterverarbeitet werden oder direkt fuer die Produktion von Polyurethan eingesetzt werden. Aufgrund der Variationsmoeglichkeiten bei der Polyolherstellung koennen 'tailor made'-Polyole produziert werden, die in praktisch allen Bereichen des Werkstoffes Polyurethan (Hartschaum, Weichschaum, Kompaktmaterial usw.) Einsatz finden. Der innovative Charakter des Vorhabens liegt darin, die Polyolherstellung aus nachwachsenden Rohstoffen in den chemischen Recyclingsprozess von PUR zu integrieren. Hierbei ergeben sich wertvolle Synergieeffekte und hervorragende Polyoleigenschaften. Beim chemischen Recycling von PUR werden die PUR-Reststoffe durch chemische Prozesse (Veresterung, Umesterung usw.) in niedermolekularen, isocyanatreaktive Abbauprodukte (Recyclingspolyol) gespalten, die wiederum als Polyolkomponente fuer die PUR-Herstellung eingesetzt werden koennen. Beim chemischen Recycling, welches in allen PUR-Bereichen in immer groesser werdenden Massstab eingesetzt wird, werden zur Zeit praktisch ausnahmslos petrochemische Reagenzien eingesetzt. Fast alle nachwachsenden Rohstoffe koennen bis auf wenige Ausnahmen (Rizinusoel, Glycerin) nicht direkt fuer die PUR-Herstellung eingesetzt werden. Es muessen erst chemische Prozesse (z.B. Umesterungen, Veresterungen..) durchgefuehrt werden, damit z.B. Rapsoele oder Milchzucker fuer die PUR-Herstellung verwendbar sind. Die Aufarbeitung der nachwachsenden Rohstoffe kann entfallen, wenn diese direkt beim chemischen Recycling zugegeben werden. Durch die waehrend des Recyclingsprozesses ablaufenden Reaktionen (Umesterung, Veresterungen...) werden die nachwachsenden Rohstoffe funktionalisiert und koennen dann direkt als Polyolkomponenten fuer die PUR-Herstellung eingesetzt werden. Dadurch, dass sowohl beim chemischen PUR-Recycling als auch bei der Umesterung von Pflanzenoelen die selbe Anlagen- und Verfahrenstechnik eingesetzt wird, koennen diese Verfahren in beliebiger Form kombiniert werden. Weil das PUR-Recycling immer in Kooperation und im Interesse eines PUR-Verarbeiters, der Polyol als Rohstoff einsetzt, stattfindet, ist ein direkter und konkreter Absatzmark fuer die auf Basis von nachwachsenden hergestellten Polyole gegeben.

Teilvorhaben 5: Protein-Engineering von Enzymen und enzymatische Umesterungen.

Das Projekt "Teilvorhaben 5: Protein-Engineering von Enzymen und enzymatische Umesterungen." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Biochemie, Abteilung Biotechnologie und Enzymkatalyse durchgeführt. Auf der Basis der Strukturinformationen aus der kürzlich veröffentlichten Proteinkristallstruktur der Lipase A aus Candida antarctica (CAL-A) soll dieses Enzym gezielt über Protein-Engineering optimiert werden. Ziel ist die Veränderung der Fettsäurespezifität und der Alkoholbindetasche zur Etablierung effizienter Biokatalysatoren. Die erhaltenen CAL-A-Varianten sollen zur Abreicherung von gesättigten Fettsäuren aus Ölen oder auch zur Umesterung von natürlichen Ölen mit interessanten Alkoholkomponenten eingesetzt werden. Im Rahmen des Projekts wird der AK Bornscheuer die Expression rekombinanter CAL-A in E. coli bzw. der Hefe P. pastoris durchführen und Assaymethoden für Hochdurchsatz-Screenings im Mikrotiterplattenformat entwickeln. Die Planung der Mutagenesen basiert auf der Kristallstruktur und der Lage des Substrates in den Bindungstaschen, gefolgt von Sättigungsmutagenesen und Durchmusterung der Varianten mit Hochdurchsatztests. Die im Mikrotiterplatten-Maßstab identifizierten Mutanten der CAL-A sollen anschließend im Labormaßstab in P. pastoris produziert werden, um eine eingehende biochemische Charakterisierung und eine Absicherung der Selektivitäten durch GC- bzw. HPLC-Analytik zu ermöglichen. Abschließend, sollen im Rahmen eines Unterauftrags mit einem KMU die besten Varianten im größerem Maßstab (30 L Fermentation) produziert und an BASF für Anwendungstests übergeben werden.

Teilvorhaben 1: Bio- und chemokatalysierte Umsetzungen von Glycerin

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Bio- und chemokatalysierte Umsetzungen von Glycerin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF Personal Care and Nutrition GmbH, Corporate Technology durchgeführt. Das Verbundprojekt 'MetaGlyc 2' (Folgeprojekt des Verbundvorhabens MetaGlyc) lässt sich in zwei Schwerpunkte gliedern. Zum einen soll die Herstellung neuer werthaltiger Glycerinderivate, die im Rahmen des Vorgängerprojekts begonnen wurde, fortgesetzt werden (Teilprojekt A). Zum anderen sollen Enzyme entwickelt werden, die die Herstellung von Glycerin und Estern über neuartige Umesterungsverfahren ausgehend von natürlichen Ölen ermöglichen (Teilprojekt B). Zur Entwicklung der besagten Synthesen sollen vornehmlich nachwachsenden Rohstoffe eingesetzt werden, die mit nachhaltigen chemischen oder biotechnologischen Prozessschritten in die gewünschten Zielstrukturen umgesetzt werden. Ziel des Projektteils A ist die nachhaltige Herstellung von Diglycerin, Glycerinsäure und Serinol, sowie von Derivaten dieser Verbindungen. In Teilprojekt B steht die Optimierung zwei verschiedener Enzyme als Biokatalysatoren für die selektive Umesterung natürlicher Öle im Vordergrund. Nach Erhalt hinsichtlich Selektivität, Aktivität oder Prozessstabilität verbesserter Varianten sollen diese im größeren Maßstab hergestellt und in Anwendungen getestet werden. Die im Rahmen von Teilvorhaben 1 bei Cognis durchgeführten Arbeiten wurden in die folgenden Arbeitspakete eingeteilt: AP 1: Projektkoordination & anwendungstechnische Untersuchung bereitgestellter Muster, AP 2: Übertragung des LIKAT-Verfahrens in den Pilotmaßstab, AP 3: Verbesserung der CpLIP2, AP 4: Testen & Bewerten neuer Enzyme

Desodorierung - Entfernung leichtfluechtiger Komponenten

Das Projekt "Desodorierung - Entfernung leichtfluechtiger Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Paderborn, Fachbereich 13 Technische Chemie und Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Das Projekt der 'Desodorierung - Entfernung leichtfluechtiger Komponenten' beschaeftigt sich mit der Untersuchung von Desodorierungsprozessen von unterschiedlichen Stoffsystemen in verschiedenen Reaktortypen. Stoffsysteme die im Zusammenhang mit diesem Projekt bisher vermessen werden sind: 1) Abreicherung von Mono- und Oligomeren aus Polymerdispersionen. 2) Abreicherung von Ammoniak aus Deponiesickerwasser. 3) Abreicherung von Methanol bei der Fettsaeuremethylesterherstellung (Biodiesel). Die hierfuer eingesetzten Reaktortypen reichen vom Semibatch-Ruehrreaktor ueber Fuellkoerperkolonnen bis zu Aerosolreaktoren. Die Zielsetzung des Projektes besteht im wesentlichen neben der verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Optimierung auch in einer Analyse des geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes des jeweiligen Prozesses, da es beonders im letzten Punkt zu widerspruechlicher Beurteilung in der Literatur kommt. Diese Zielsetzungen sollen durch die Erstellung mathematisch-mechanistischer Reaktormodelle und deren Verifikation durch vom Modell unabhaengig bestimmter Prozessparameter erreicht werden. Von besonderem Interesse sind in diesem Zusammenhang hydrodynamische Parameter wie Bodensteinzahlen, Stroemungsgeschwindigkeiten und Verweilzeiten, aber auch kinetische Daten wie Diffusionskoeffizienten, Stoffdurchgangskoeffizienten und Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten.

Verfahrensoptimierung zur Herstellung von Raps-Methylester als alternativer Dieseltreibstoff

Das Projekt "Verfahrensoptimierung zur Herstellung von Raps-Methylester als alternativer Dieseltreibstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik durchgeführt. Der Einsatz von regenerierbaren Rohstoffen als Energietraeger gewinnt in den letzten Jahren aufgrund enormer Agrarueberschuesse einerseits und energiepolitischer Ueberlegungen andererseits zunehmend an Bedeutung. Insbesondere die Verwendung von Pflanzenoelen bzw. Pflanzenoelderivaten als Dieselkraftstoff erwies sich als sehr vielversprechend. Oesterreich hat bei der Herstellung von Pflanzenoelmethylester und seiner Verwendung als Dieselkraftstoff grosse Erfahrung. Derzeit sind in Oesterreich 7 Produktionsanlagen und 2 Pilotanlagen mit einer Gesamtproduktionskapazitaet von ca. 25.000 t Biodiesel / Jahr in Betrieb. In Zusammenarbeit mit der Industrie und anderen universitaeren Institutionen wurde am Institut fuer thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik ein nahezu abfallfreies Verfahren zur Umesterung von pflanzlichen Oelen mitentwickelt, das jetzt in seiner patentierten Form in verschiedenen Kleinanlagen und in zwei Grossanlagen (Bruck a.d.L./Oesterreich -15.000 jato, Milo/CSFR - 30.000 jato) sehr erfolgreich zur Anwendung gelangt. Aufbauend auf den Erfahrungen aus dem Betrieb dieser Anlagen, aber auch aus den Ergebnissen von am Institut durchgefuehrter Grundlagenforschung, wird derzeit in einem Forschungsprojekt an der Entwicklung eines neuen kontinuierlichen Umesterungsprozesses gearbeitet. Es wird dabei sowohl die Moeglichkeit des Einsatzes eines Feststoffkatalysators, als auch die Verbesserung und Umgestaltung des bisherigen Prozesses ueberprueft.

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