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Prozesse und Technologien in der Bioökonomie

Das Land Baden-Württemberg zeichnet sich durch starke Wirtschaftskompetenzen im Bereich Anlagen- und Maschinenbau sowie durch exzellente Forschungseinrichtungen in den Bereichen Biologie, Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik und Chemie aus. Im Sinne einer nachhaltigen Wirtschaft bilden diese eine hervorragende Grundlage, um Technologieentwicklung und Innovation voranzutreiben für die Bioökonomie von morgen.

Glossar

  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen, die zu den Prokaryoten gehören.
  • Biotechnologie ist die Lehre aller Verfahren, die lebende Zellen oder Enzyme zur Stoffumwandlung und Stoffproduktion nutzen.
  • Ein Katalysator ist ein Stoff, der selektiv eine bestimmte chemische oder biochemische Reaktion beschleunigt, indem er die Aktivierungsenergie herunter setzt. Der Katalysator selbst wird dabei nicht verbraucht.
  • Lytisch zu sein ist die Eigenschaft eines Bakteriophagen, seine Wirtszelle bei der Infektion zu zerstören.
  • Als Biomasse wird die gesamte Masse an organischem Material in einem definierten Ökosystem bezeichnet, das biochemisch – durch Wachstum und Stoffwechsel von Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen – synthetisiert wurde. Damit umfasst sie die Masse aller Lebewesen, der abgestorbenen Organismen und die organischen Stoffwechselprodukte.

Zur Verwirklichung einer biobasierten Wirtschaft bedarf es Prozessinnovationen, die zu einer effizienten Verwertung von Roh- und Reststoffen führen. Zu den Prozessinnovationen im bioökonomischen Sinn zählen sowohl Verfahren und Technologien, die biogene Roh- und Reststoffe als Ausgangsubstrat nutzen, als auch biobasierte Verfahren, die Stoffwechselleistungen von Lebewesen wie beispielsweise Mikroorganismen, Bakterien oder Algen nutzen. In beiden Fällen muss es das Ziel sein, umweltverträgliche, flexible und wirtschaftliche Prozesse zu entwickeln, die rasch in den industriellen Maßstab gebracht werden können.

Die Vielfalt von Verfahren und Prozessen im bioökonomischen Bereich ist groß. Eine intelligente Koppel- und Kaskadennutzung von biogenen Roh- und Reststoffen wird angestrebt. Im Mittelpunkt stehen hierbei einfache und kombinierte chemische, physikalische und biotechnologische/-katalytische Konversionstechnologien.

Einen intelligenten und vielversprechenden Lösungsansatz bietet das Bioraffinerie-Konzept. Bioraffinerien integrieren verschiedene Verfahren und Technologien zur Konversion von Biomasse. Ihr Ansatz orientiert sich an einer ganzheitlichen Verwertung der Biomasse zur Herstellung höherwertiger (Zwischen-)Produkte. Somit ergibt sich mit einer Bioraffinerie die Möglichkeit einer abfallfreien Biomassenutzung durch effiziente Konversionsrouten zur energetischen und stofflichen Nutzung von Biomassen.

Eine Bioraffinerie muss aber nicht notwendigerweise alle Verfahrensschritte in einer Anlage vereinen. Je nach Standort können auch kleine, modulare Anlagen die richtige Wahl sein, um mit Biomasse Wertschöpfung zu betreiben. Dabei ist es wichtig, dass die Aufschluss- und Konversionsprozesse für die Biomasse rohstofftolerant und flexibel sind, um hinsichtlich der Zusammensetzung der Biomasse und des Mengenanfalls unterschiedliche Stoffströme in einem Prozessschritt verarbeiten zu können.

Aktuell befindet sich die Umsetzung neuer oder verbesserter Verfahren und Prozesse hauptsächlich in Pilot- und Demonstrationsanlagen. Für eine zukünftige Produktion sind bei der Überführung von Anwendungen in einen industriellen Maßstab noch weitere Anstrengungen nötig.

Prozesse und Technologien in der Bioökonomie

  • Fachbeitrag - 27.05.2019

    Miscanthus und Hanf sind flexibel einsetzbare Biomassepflanzen, die als Ausgangsmaterial für zahlreiche Produkte dienen und auf bislang wenig genutzten Flächen produziert werden können. Ein europäisches Konsortium um die Universität Hohenheim möchte das wirtschaftliche Potential dieser Pflanzen im Rahmen eines fünfjährigen Projekts demonstrieren.

  • Fachbeitrag - 08.05.2019

    In Kooperation mit der Forschungsstelle des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) ist es Forschern des KIT gelungen, eine Pilotanlage zu bauen, in der Biogas aus der Vergärung organischer Abfälle zu synthetischem Methan (Synthetic Natural Gas, kurz SNG) aufgewertet werden kann. Das biobasierte Methan ist nicht nur nachhaltiger Energieträger, sondern eröffnet auch neue Chancen für die Zwischenspeicherung erneuerbarer Energien.

  • Fachbeitrag - 27.03.2019

    Algen sind genügsame Lebewesen. Sie produzieren Biomasse und brauchen nicht mehr dazu als Licht, Wasser, Mineralien und CO2. Nun sollen diese Eigenschaften wirtschaftlich genutzt werden: Dr. Stefan Sebök von der Universität Hamburg möchte in einem zweijährigen Forschungsprojekt die ganzheitliche Verwertung von Abprodukten aus der Biogasanlage in Wallerstädten testen, indem er sie mit einer landgestützten Algenkultur verknüpft.

  • Fachbeitrag - 12.03.2019

    In Flugzeugen, Autos oder Windrädern stecken immer häufiger Carbonfasern. Noch sind sie aus Erdöl und teuer. Das soll sich nun ändern. Forscher der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln kostengünstige Kohlenstofffasern aus Lignin, einem Nebenprodukt aus der Papierherstellung.

  • Fachbeitrag - 11.02.2019

    Zellstoff aus Holz, aber auch Hanf und Flachs sind nachwachsende Rohstoffe, die mit innovativen Technologien zu Fasern einer neuen Leistungsklasse verarbeitet werden. Sie sind umweltfreundlich und helfen, Abfallprobleme zu lösen. An den DITF Denkendorf werden Produkte und Verfahren für diese Zukunftsfasern entwickelt. Sie eignen sich für textile und technische Anwendungen.

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