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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 - 30.01.2017

    Die Biotensidon GmbH ist im Aufschwung. Das neue Produkt Rhapynal kommt auf den Markt. Die Firma kann sich über ein 100 Millionen Euro Joint Venture freuen und wurde für den Next Economy Award 2016 nominiert. Mit Rhapynal gelingt es dem Team, ein Produkt aus drei Komponenten herzustellen, welches von der Landwirtschaft bis hin zur Pharmaindustrie nahezu unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten bietet.

  • Fachbeitrag - 12.01.2017

    Bioabfälle weiter zu verwerten, leistet einen enormen Beitrag zur Bioökonomie und zum Klimaschutz. Am Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart wird am Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert erforscht, wie erfolgreich die Bioabfälle im Land gesammelt werden und welche Potenziale sich darin verbergen.

  • Fachbeitrag - 01.09.2016

    Wissenschaftler haben einen biotechnologischen Prozess etabliert, in dem Bakterien Alginat produzieren. Weil die Qualität reproduzierbar hoch ist, können daraus faserbasierte Medizinprodukte wie zum Beispiel Wundauflagen gefertigt werden.

  • Fachbeitrag - 19.04.2016

    Auf Vermittlung der BIOPRO Baden-Württemberg GmbH trat die Biotechnologiefirma Novis GmbH in Kontakt mit dem renommierten Geomikrobiologen Prof. Dr. Andreas Kappler. Die Partner testeten erste Bioleaching-Verfahren, um Metalle mithilfe von Bakterien aus Schlacken zu recyceln. Die BIOPRO hat in einem Interview mit Dr. Thomas Helle, Geschäftsführer der Novis GmbH, nachgefragt, was aus dem Projekt geworden ist. Die Fragen stellte Dr. Ursula Göttert.

  • Fachbeitrag - 15.03.2016

    Forscher der Universität Hohenheim gewinnen aus Chicorée-Abfällen eine Basischemikalie zur Herstellung von Nylon und Plastik. Hydroxymethylfurfural (HMF) ist eine von 12 Basischemikalien, die zur Herstellung von Plastik eingesetzt werden. Der aus der Chicorée-Wurzel gewonnene Rohstoff verbessert die Umweltbilanz – vor allem durch die Substitution des Erdöls – und steht in keiner Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion.

  • Fachbeitrag - 29.02.2016

    Weltweit arbeiten Wissenschaftler an der Entwicklung neuer Technologien, um saubere Energie zu erzeugen. Das Team um Sven Kerzenmacher vom Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg setzt dabei auf eine so ungewöhnliche wie erfolgversprechende Kombination: Abwasser und Bakterien.

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