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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 - 26.11.2018

    Auf dem zweiten Global Bioeconomy Summit 2018 in Berlin wurde bekräftigt, dass neue Gentechnologien wie das Genome Editing für die Züchtung klimaangepasster und widerstandsfähiger Nutzpflanzen notwendig sind, um die nachhaltigen Entwicklungsziele der Vereinten Nationen zu erreichen.

  • Fachbeitrag - 29.10.2018

    Die Anzahl der Biogasanlagen (BGAs) in Deutschland hat sich seit der Jahrtausendwende nahezu verzehnfacht. Die IBBK Fachgruppe Biogas GmbH, gegründet im Jahr 2000, hat diese Entwicklung in Form von Schulungen, Beratungsdienstleistungen und Projekten mitgestaltet und berät seit 2015 auch Betreiber bestehender und geplanter Anlagen im Auftrag des Landes Baden-Württemberg.

  • Fachbeitrag - 23.10.2018

    Biomasse stellt die Hauptressource der Bioökonomie dar. Allerdings liegt diese in der Regel dezentral vor und verfügt über eine niedrige energetische Dichte. Eine Projektgruppe rund um das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) Stuttgart hat sich diesen gestellt und demonstriert, wie Biomasse aus ländlichen Räumen für industrielle Prozesse zugänglich gemacht werden kann.

  • Fachbeitrag - 15.08.2018

    Mittels der sogenannten „carbotwin“-Technologie kann Biomasse bei gleichzeitiger Energiegewinnung karbonisiert und in zertifizierten Kohlenstoff umgewandelt werden, der dann wiederum als Ausgangsstoff für verschiedene Industriezweige eingesetzt werden kann (Verpackung, Landwirtschaft, Kosmetik etc.). Dass dies nicht nur umweltfreundlich, sondern auch wirtschaftlich rentabel ist, zeigt das Start-Up Carbonauten aus Giengen in Baden-Württemberg.

  • Fachbeitrag - 03.05.2018

    Die Umweltbilanz erdölbasierter Plastikprodukte sieht nicht gut aus. Für die Kunststoffherstellung findet ein Umdenken in Richtung nachwachsender Rohstoffe statt. Zeit für eine Renaissance des Holzes. Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie forscht mit ihrem Team an der Professur für Forstliche Biomaterialien der Universität Freiburg am Nutzungspotenzial von Lignin, dem Klebstoff im Holz.

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