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31.10.2018

Bioraffinerie-Technikum eingeweiht

Der Bauernhof als Hersteller biobasierter Basischemikalien: Diese von Hohenheimer Forschern anvisierte Vision wird mit der Eröffnung des Bioraffinerie-Technikums zur Realität. 

Das neue Bioraffinerie-Technikum der Universität Hohenheim: So wird Gras zu Plastik-Flaschen
Das neue Bioraffinerie-Technikum der Universität Hohenheim: So wird Gras zu Plastik-Flaschen.
Quelle: 
Universität Hohenheim

Forscher der Universität Hohenheim arbeiten seit Jahren daran, aus pflanzlicher Biomasse neue Plattformchemikalien zu entwickeln. Dafür experimentierte ein Team um Andrea Kruse in der Vergangenheit auch mit ungewöhnlichen Gewächsen wie dem in China beheimateten Schilfgras Miscanthus und der Salatpflanze Chicorèe. Aus diesen Pflanzen konnten die Wissenschaftler jeweils einen der wichtigsten Ausgangsstoffe zur Herstellung biogener Kunststoffe gewinnen. Hydroxymethylfurfural –kurz HMF– wird beispielsweise zur Herstellung von Plastikflaschen und Nylonstrümpfen verwendet. Aber auch Lebensmittelverpackungen, Fasern für Autositze, Sportbekleidung oder Autoteile können daraus hergestellt werden.

Technikum ermöglicht HMF-Produktion im großen Maßstab 

Nach den erfolgreichen Versuchen im Labor gehen die Wissenschaftler nun den nächsten Schritt: Mit der Eröffnung des neuen Bioraffinerie-Technikums starten sie das Scale-up und wollen demonstrieren, dass die Herstellung wichtiger Basischemikalien aus pflanzlicher Biomasse auch im großen Maßstab funktioniert und welche Vorteile sich daraus für Landwirte ergeben. Ende Oktober wurde die Anlage auf dem Gelände der Hohenheimer Versuchsstation Unterer Lindenhof eingeweiht.

Mehrere Nutzungsmöglichkeiten pro Pflanze

Das Bioraffinerie-Technikum besteht aus mehreren Modulen, die sowohl am Anfang als auch am Ende der Prozesskette ersetzt oder erweitert werden können. Zunächst werden die im Labor erfolgreich erprobten Prozesse für Miscanthus-Gras und Chicorèe-Rüben in der Anlage getestet. Bei dem sogenannten Chinaschilf handelt es sich um eine sehr robuste und genügsame Pflanze, die, einmal auf ein Feld gebracht, jahrzehntelang wächst und dabei einen hohen Flächenertrag bietet. Aus dem Stroh von Miscanthus kann sowohl Zucker als auch Lignin zur Herstellung von Kunststoffkomponenten gewonnen und der Rest vom Gras in der hauseigenen Biogasanlage weiter verarbeitet werden. Auch aus den Wurzelrüben des Chicorèe, die als Abfall anfallen, konnten die Hohenheimer Forscher die Basischemikalie HMF gewinnen.

Basischemikalien aus Biomasse gewonnen

Das Herz der Anlage ist jedoch das Modul mit dem Reaktor zur Umwandlung der Rohstoffe in HMF und der Einheit zur Abtrennung von HMF aus Wasser. „Wir starten damit, dass wir mit Wasser und Säure die Lignocellulose aus dem Miscanthus in Zucker umwandeln. Im nächsten Schritt wird dieser zu HMF, und anschließend wird das HMF aus der wässrigen Lösung abgetrennt“, erklärt Chemikerin Andrea Kruse. Darüber hinaus entsteht bei der Vorbehandlung des Miscanthus auch Lignin, aus dem wiederum die Basischemikalien Furfural und Phenole gewonnen und zur Herstellung von Kunstharz, biogenen Spanplatten und Sperrholz verwendet werden können. Anstelle von Miscanthus als Ausgangsstoff können Kruse zufolge neben Chicorée-Rüben auch Altbackwaren als Biomasse eingesetzt werden.

On-Farm-Anlage für den Bauernhof

Plastik direkt vom Acker – dies ist die Vision von Andrea Kruse, die mit dem Bioraffinerie-Technikum allmählich Wirklichkeit wird. Denn die Bioraffinerie ist Teil der „On-Farm-Anlage“, die Landwirten eine neue Perspektive geben soll. „Wir wollen damit die Bioökonomie umsetzen und gleichzeitig Landwirten eine neue Einnahmequelle verschaffen“, sagte Kruse in einem Gespräch mit bioökonomie.de.

Zukunftsvision: Modell einer künftigen Bioraffinerie-Anlage am Unteren Lindenhof, der Versuchsstation der Universität Hohenheim
Quelle: 
Universität Hohenheim / Dominik Wüst

Zukunftsvision: Modell einer künftigen Bioraffinerie-Anlage am Unteren Lindenhof, der Versuchsstation der Universität Hohenheim

Zu der On-Farm-Anlage gehört auch eine Biogasanlage, die Strom und Wärme für die Bioraffinerie liefert. Diese könnte der Landwirt dann mit selbst angebautem Chinaschilf füttern, aus dem schließlich HMF entsteht. Die nährstoffreiche braune Lösung wiederum, die vom Geruch an Karamell erinnert und in der Bioraffinerie als Reststoff anfällt, kann Kruse zufolge über die Biogasanlage als Dünger aufs Feld zurückgeführt werden. 

Lückenlose Wertschöpfungskette bewiesen

Im Technikum zeigen die Hohenheimer Forscher am Beispiel von Miscanthus nun erstmals, wie eine lückenlose und nachhaltige Wertschöpfungskette von der Biomasse zum Produkt möglich ist. „Uns geht es um eine lokale Wertschöpfungskette. Gleichzeitig wollen wir die Rohstoff- und Produktbasis erweitern“, so Kruse. Bei der Erweiterung der Produktpallette arbeiten die Wissenschaftler mit dem Schweizer Biotechnologieunternehmen AVA Biochem zusammen – eine Partnerschaft, die im Rahmen des EU-Projektes Growing advanced industrial crops on marginal lands for biorefineries (GRACE) geschmiedet wurde. 

Industrie zeigt Interesse

Automobilindustrie, Verpackungs- und Nahrungsmittelhersteller sowie der weltgrößte Strumpfhosenhersteller zeigen bereits Interesse für das Hohenheimer Modell. Mithilfe des neu eröffneten Technikums hoffen die Forscher weitere große und kleine Unternehmen aus Industrie und Landwirtschaft von den Vorteilen der On-Farm-Anlage überzeugen zu können.

Am 1. November nimmt das Bioraffinerie-Technikum seine Arbeit auf. Die Kosten für den Umbau eines ehemaligen Schlachthauses in ein Technikum betrugen rund 630.000 Euro. Die Kosten für die eigentliche Anlage zuzüglich der Zusatzmodule in Höhe von insgesamt 700.000 Euro wurden durch das EU-Projekt GRACE finanziert, das über das Gemeinschaftsunternehmen Biobased Industries (BBI JUgefördert wurde. Der Aufbau und der Betrieb der Bioraffinerie-Anlage wurde wiederum mit knapp 500.000 Euro vom Land Baden-Württemberg (MWK) finanziert.

bb

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