Positionspapier - Dechema

P o s i t i o n s P a P i e r – r o h s t o F F B a s i s i m W a n D e L
4. REGEnERAtIVE ROHstOFFE
Denkbar wären ertragreichere Pflanzen, die sich mit hilfe der Gentechnik entwickeln ließen. aber die durch wissenschaftliche
argumente nicht gerechtfertigte Blockade ihres anbaus durch die eU-Kommission und nationale
regierungen behindern solche entwicklungen.
technisch-wissenschaftliche Herausforderungen
in den letzten Jahren finden sich zunehmend ansätze, mittels der industriellen Biotechnologie Bulk-Chemikalien
und Bio-Kunststoffe herzustellen. in Brasilien planen mehrere Firmen (DoW/Crystalsev, Braskem), Polyethylen
in größerem maßstab aus Bioethanol zu gewinnen. Bioethanol verdrängt auch syntheseethanol bei der herstellung
von C 2 -Verbindungen wie ethylaminen. Bei diesen katalytischen Verfahren ist auf die sorgfältige entfernung
von Katalysatorgiften wie etwa schwefelverbindungen zu achten. im Prinzip könnten alle C 2 -Verbindungen
entweder direkt, wie beispielsweise das oxidationsprodukt essigsäure, oder indirekt über die Zwischenstufe
ethylen hergestellt werden. es wird auch daran gearbeitet, isopren als ausgangsmaterial für synthesekautschuk
(Genencor/Goodyear) wie auch zur herstellung von Kraftstoffen (Votorantim/amyris) auf Zucker- und
stärkebasis zu erzeugen. Weitere Beispiele sind 1,3-Propandiol (DuPont) oder methacrylsäure (Perstorp), Polymilchsäure
(Purac) und Polyester aus Bernsteinsäure (Dsm/roquette).
als Koppelprodukt entsteht bei den Fermentationsverfahren Kohlendioxid, und zwar in etwa gleicher menge
wie die Wertprodukte und in hochkonzentrierter Form. Wegen der leichten abtrennbarkeit nutzen bereits einige
Fermentationsanlagen diesen stoffstrom, um auf diesem Wege Kohlensäure für die Getränkeindustrie oder
technische anwendungen herzustellen (s. Kap. 4.4, stoffliche nutzung von Kohlendioxid).
Forschungsbedarf
erhöhter Forschungsbedarf besteht im Bereich der Verfahren der Weißen Biotechnologie. Ziele hierbei sind die
Verbesserung der Fermentationsverfahren durch molekularbiologische arbeiten in der stammentwicklung, um
neue syntheserouten zu erschließen, Wertproduktausbeuten zu erhöhen oder die aufarbeitung der Fermentationslösungen
durch steigerung der Wertproduktkonzentration zu erleichtern. Weitere Forschungsanstrengungen
sind bei den enzymkatalysatoren, der reaktionstechnik und den aufarbeitungsverfahren erforderlich.
so fallen Produkte fermentativer Verfahren vielfach in niedrigeren Konzentrationen oder als salze in wässrigen
Lösungen an. Ziel moderner aufarbeitungsverfahren muss es daher sein, Wertprodukte mit hoher ausbeute
zu gewinnen, und zwar bei möglichst niedrigem energieeinsatz, also ohne Verdampfung von Wasser zur aufkonzentration.
Des weiteren sind durch fermentative Verfahren oftmals nur so genannte Plattformchemikalien
zugänglich, aus denen erst durch weitere katalytische Umsetzungen die gewünschten Zielprodukte erhalten
werden. Diese Prozessstufen sind aus Gründen der rohstoff- und energieeffizienz in hocheffiziente Gesamtverfahren
zu integrieren.
Die industrielle biotechnologische Produktion kann nur dann mit chemischen Prozessen auf fossiler Basis konkurrieren,
wenn durch optimierung der biotechnologischen Prozesse, der stammentwicklung zur Verbesserung
der Biomasseherstellung sowie durch effizientere Verfahren zur deren Verwertung zumindest Preisgleichheit
erzielt wird.
in ergänzung zu Zucker und stärke bekommt auch die nutzung von Lignocellulose als Kohlenhydratquelle
immer größere Bedeutung, wie im folgenden Kapitel gezeigt wird. hier kann die industrielle Biotechnologie mit
maßgeschneiderten enzymen zum Celluloseaufschluss wichtige Beiträge leisten. so wurde ein enzym entwickelt,
das Cellulosebestandteile aus den verschiedensten rohstoffen (stroh, Bagasse, holzschnitzel) zu Zucker
aufschließt, der im anschluss zu ethanol fermentiert werden kann.
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