Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 1

Bioraffinerie 268
Rohstoff Biomasse
(siehe auch Artikel Biomasse)
Das Konzept einer Bioraffinerie hängt wesentlich vom jeweils verfügbaren Rohstoff ab. Diskutiert werden vor allem
Konzepte, die Holz, landwirtschaftliche Produkte oder pflanzliche Abfälle als Rohstoffbasis vorsehen.
Biomasse ist sehr komplex zusammen gesetzt aus zahlreichen verschiedenen organischen Verbindungen in sehr
unterschiedlichen Anteilen. Einen großen Anteil an der Masse machen Verbindungen aus, die zu den Fetten,
Kohlenhydraten oder Proteinen (Eiweißen) gehören. Daneben finden sich zahlreiche weitere Verbindungen, die aber
meist in geringeren Anteilen vorkommen, wie z. B. die Sekundärmetabolite (bzw. Sekundäre Pflanzenstoffe).
Je nach Biomasse, schwanken diese Anteile. Holz beispielsweise hat eine deutlich andere Zusammensetzung,
verglichen mit Stärkepflanzen (z. B. Weizen, Mais) oder Ölpflanzen (Raps, Soja) oder Pflanzenabfällen.
Anlagenkonzepte
In einer Bioraffinerie wird versucht, bestimmte hochwertige Verbindungen aus der Biomasse zu isolieren. Dabei
wird die Synthese-Vorleistung der Natur genutzt, um entweder aufwendige, künstliche Herstellungsprozesse zu
ersetzen, oder um komplexe, nicht künstlich herstellbare Verbindungen zu gewinnen.
Sie können z. B. für pharmzeutische Zwecke und als Grundchemikalie verwendet werden. Da sie meist nur einen
kleinen Anteil ausmachen, verbleibt ein Großteil der Biomasse, aus dem wiederum z. B. Nahrungsmittel,
Futtermittel, oder weniger hochwertige Chemikalien gewonnen werden können. Nachdem stofflich nutzbare Anteile
aus der Biomasse gewonnen wurden, kann der verbleibende Anteil noch energetisch genutzt werden, um Strom und
Wärme für den Anlagenbetrieb oder zum Verkauf zu erzeugen.
Neben der Gewinnung von Verbindungen, die in der Biomasse vorhanden sind, ist die Erzeugung neuer
Verbindungen aus dem Rohstoff ein weiteres Betätigungsfeld innerhalb eine Bioraffinerie. Hier können chemische
Verfahren zum Einsatz kommen, wie insbesondere auch biotechnologische Ansätze. [1]
Die Anlagenkonzepte für Bioraffinerien unterscheiden sich zunächst vor allem durch den eingesetzen Rohstoff.
Lignocellulose-Bioraffinerie
Eine Lignocellulose-Bioraffinerie verwendet den Rohstoff Holz, der zu großen Teilen aus Lignocellulose - einer
Struktur aus Lignin und Cellulose - und Hemicellulose besteht. Auch ähnlich zusammengesetzte Biomasse, wie
Stroh und Gras, sowie Abfälle aus der Papierindustrie, wie z. B. die ligninreiche Schwarzlauge, können eingesetzt
[1] [2]
werden.
Lignin besteht vor allem aus der aromatischen Verbindung Phenol, die für die chemische Industrie nützliche sein
könnte. Cellulose ist ein Polysaccharid aus dem Monomer Glucose. Diese kann zu zu verschiedenen
Grundchemikalien, wie z. B. Ethanol und Ethen als Ausgangsprodukt zur Herstellung von Polyethylen (PE) und
Polyvinylchlorid (PVC) oder zu Hydroxymethylfurfural als Ausgangsprodukt zur Herstellung von Nylon,
weiterverarbeitet werden. Daneben ist Glucose ein Substrat für biotechnologische Herstellungsprozesse per
Fermentation. Hemicellulose ist ebenfalls ein Polysaccharid, allerdings aus verschiedenen Pentosen als Monomer.
[1] [3]
Diese können ebenfalls zu einem Furfural-Derivat bzw. Nylon verarbeitet werden.