Analyse und Bewertung ausgewählter zukünftiger ...

KRAFTSTOFFOPTIONEN AUS FESTER BIOMASSE
Insgesamt sind die heute absehbaren technischen Entwicklungsperspektiven in Bezug auf
Wirkungsgradsteigerungen bei den Biomassebereitstellung ausgehend von dem heutigen bzw.
kurzfristig realisierbaren Stand mittel- bis langfristig jedoch kaum von Relevanz.
2.3 Biokraftstoffproduktion
Nachfolgend werden, ausgehend vom heutigen Stand der Technik bzw. dem aktuellen Entwicklungsstand
von Einzeltechnologien, die für die Produktion der ausgewählten Biokraftstoffoptionen
möglichen technischen Entwicklungsperspektiven für deren Umsetzung aufgezeigt.
Dazu werden die jeweils erforderlichen Systemkomponenten aus verfahrens- und anlagentechnischer
Sicht unter Berücksichtigung des genannten Referenzrohstoffs charakterisiert.
Tabelle A-2 enthält eine Übersicht zu den spezifischen Eigenschaften der untersuchten
Biokraftstoffe.
2.3.1 Bioethanol
Konventionelles Bioethanol auf der Basis von zucker- und stärkehaltigen Rohstoffen (z. B.
Zuckerrohr, Mais, Getreide) ist der weltweit dominierende Biokraftstoff (ca. 55 Mio. t im Jahr
2009) [82], [220]. Es wird mittels bio-chemischer, alkoholischer Fermentation von zuvor über
Zuckerextraktion bzw. Hydrolyse produzierten Einfachzuckern (Monosaccharide) hergestellt.
Darüber hinaus befinden sich mehrere Verfahren in der Entwicklung, die auf der Basis fester
Biomasse (insbesondere Cellulose und Hemicellulose, Kapitel 2.1.2) Bioethanol erzeugen
können. Hier liegt der Fokus auf der bio-chemischen Produktion mittels Fermentation. Dabei
bedarf es im Vergleich zur konventionellen Technologien höherer verfahrenstechnischer
Aufwendungen in der Rohstoffaufbereitung (d. h. Aufschluss der Lignocellulosestruktur, Verzuckerung
der Polysaccharide mittels Hydrolyse) für die Fermentation. Die Verfahren zur
Bioethanolaufbereitung gleichen sich im Wesentlichen, wenngleich die Aufbereitung der anfallenden
Koppelprodukte aufgrund des anderen Produktspektrums teils deutlich von den konventionellen
Verfahren abweicht [129]. Die entsprechenden Technologien dafür sind teils
kommerziell verfügbar; weltweit gibt eine Reihe von Pilot- bzw. Demonstrationsanlagen (insbesondere
in den USA, China und der EU) [4], [197], [282]. So wird beispielsweise in
Schweden seit 2004 an einer Pilotanlage (Kapazität ca. 120 m³/a Bioethanol) geforscht, die
überwiegend Holz einsetzt [136], [191], [240].
Als Grundlage für die nachfolgenden Betrachtungen umfasst der Gesamtprozess mit Bezug
auf die Bilanzgrenze der Kraftstoffproduktion den in Abb. 2-3 dargestellten Systemaufbau.
Abb. 2-3: Systemaufbau zur Erzeugung von Bioethanol
12
Referenzrohstoff
Rohstoffbereitstellung
zerkleinerter
Rohstoff
Lignocelluloseaufschluss
/
Hydrolyse
Maische
alkoholische
Fermentation
fermentierte
Maische
Destillation /
Rektifikation
azeotrper Alkohol
Absolutierung
Koppelproduktaufbereitung
Bioethanol
Elektrizität
Wärme