2. Biomasse

• Nahrungsmittel

• Futtermittel

• Pharmazeutika

• Biomaterialien und Werkstoffe

• Energie, Brennstoffe, Kraftstoffe

• Flüssigbrennstoffe

Biomasse ist der biologisch abbaubare Teil von Erzeugnissen, Abfällen und Reststoffen der Landwirtschaft mit biologischem Ursprung, der Forstwirtschaft und damit verbundener Wirtschaftszweige einschließlich der Fischerei und Aquakultur.

• Nahrungsmittel

• Erhaltung wichtiger natürlicher Lebensräume

• Stoffliche Nutzung

• Energetische Nutzung

  • Flächeneffizienteste Nutzung bevorzugen

  • Ökologische Effekte beachten

• Pflanzen und Pflanzenbestandteile

• Abfälle und Nebenprodukre

• Restholz

• Landschaftspflegegut

• Altholz/Gebrauchtholz

• Bioabfälle

• Energiespeicher in vielen Pflanzen

• Chemische Strukturen:

  • Amylose, Amylopektin

• Polymer aus Glucoseeinheiten

• leichte Hydrolyse zu Glucose —> unter Einbau von Wasser

• Stoffwechsel —> Enzyme

• Immunsystem —> Antikörper

• Strukturproteine

• Bewegung —> Muskelproteine

• Speicherstoff (Enrgiegewinnung, Photosysnthese)

• Mechanischer Aufschluss

• Thermischer Aufschluss

• Chemischer Aufschluss

  • Säuren

  • Laugen

  • organische Lösemittel

• Biokatalytische Vorbehandlung

• Wärmebehandlung bei Temperaturen bis 200 °C (auch bekannt als: Thermodruckhydrolyse - TDH)

• In wässriger Umgebung werden Hemicellulosen bei höheren Tempera- turen hydrolysiert und gelöst und Cellulosefibrillen quellen auf

• Bildung inhibierender Substanzen (für spätere Fermentationen) muss vermieden werden

• Geeignet zum Aufschluss von faserreichem Pflanzenmaterial bis Holz

• Kombination mit mechanischem Aufschluss: Dampfdruckaufschluss (steam explosion)

• hoher Energieverbrauch

• toxische Nebenproduktw

• Prozess unter höherem Druck

• Einwirken v. Dampf a. Biomasse (180-240 °C,

  10-35 bar)

• Schnelles Entspannen des Drucks

• Dampfbildung führt zum Aufreißen der Biomassestruktur

• Bis zum Aufbrechen von Zellulosefibrillen

• Vorbehandlung mit Mineralsäuren (Salzsäure, Schwefelsäure): Saure Hydrolyse löst Hemicellulosen und Cellulose bis zur Verzuckerung

• Verfahren mit konzentrierter Säure in der Kälte oder verdünnter Säure bei erhöhter Temperatur

• Geeignet zum Aufschluss von faserreichem Pflanzenmaterial bis Holz (großtechnisch erprobtes Verfahren: „Holzverzuckerung“)

• hoher Wasserverbrauch durch Spülkreisläufe

• Neutralisation notwendig

• toxische Nebenprodukte

• Korrosion

• Rückgewinnung der Säuren problematisch

• Ammoniak, Natronlauge

• Alkalische Hydrolyse zerstört Lignin und löst Hemicellulosen, Cellulose bleibt erhalten

• Papierzellstoffherstellung

• Kombination mit steam explosion

• Geeignet zum Aufschluss von faserreichem Pflanzenmaterial bis Holz

• Ammoniak leicht recycelbar

• keine Neutralisation notwendig

• Nährstoff

• Prozess unter höherem Druck

• Korrosion

• Rückgewinnung der Laugen kann aufwändig sein

• Alkohole, org. Säuren

  • Lignin wird entfernt

  • Hemicellulose gelöst

  • Cellulose bleibt Feststoff

• Organosolv-Verfahren:

  • Aufschluss mit heißer wässriger Ethanollösung; Verhältnis Flüssigkeit/Feststoff: 4:1 bis 10:1

•  Geeignet zum Aufschluss von faserreichem Pflanzenmaterial bis Holz

• Wasser- und Spülkreisläufe

• toxische Nebenprodukte

• Abtrennung des Lösemittels aufwändig

• Zugabe von Enzymen vor Fermentation oder in den Fermenter

• Vorhergehend ist zumindest mechanischer Aufschluss erforderlich

• Hohe Hydrolyseraten nur bei Kombination mit mechanisch-thermisch- (chemischen) Aufschlussverfahren