Analyse und Bewertung ausgewählter zukünftiger ...

KRAFTSTOFFOPTIONEN AUS FESTER BIOMASSE
Koppelproduktaufbereitung bzw. -verarbeitung
Die innerhalb der Bioethanolaufbereitung anfallende Dünnschlempe kann mittels mehrstufiger
Eindampfung aufkonzentriert und anschließend zusammen mit zuvor mechanisch abgetrenntem
und von einer durchschnittlichen Feuchte von 60 auf 15 Ma.% getrockneten Feststoff
(Lignin, Holocellulosekomponenten, Zellmasse) zur Prozessenergiebereitstellung (d. h.
Elektrizität und Dampf) mittels Heizkraftwerken genutzt werden. Anfallende Überschussenergie
kann ins lokale Wärme- bzw. Stromnetz eingespeist werden. Alternativ kann die
Schlempe zunächst in Biogasanlagen anaerob fermentiert werden, bevor die anfallenden Gärreste
eingedampft werden. Sie können dann als Düngemittel und/oder Brennstoff genutzt
werden. Darüber hinaus kann optional das bei der Fermentation zu Bioethanol anfallende CO2
nach entsprechender Aufbereitung zu technischem CO2 vermarktet werden.
2.3.1.2 Technische Entwicklungsperspektiven
Bei der Bioethanolproduktion auf Basis von Lignocellulose liegen die Entwicklungsperspektiven
und damit die zu erwartenden technischen Fortschritte primär im Aufschluss der Lignocellulose
sowie der Hydrolyse zu C5- und C6-Zuckern auf dem physikalisch-chemischen oder
enzymatischen Weg.
Hierbei sind insbesondere enzymatische Verfahren (Enzym Cellulase) vielversprechend, die
je nach vorangestellter Hemicellulosehydrolyse hohe Cellulosehydrolyseraten aufweisen; für
den Einsatz der schwachsauren Hydrolyse (Tabelle 2-3) betragen diese 75 bis 90 % sowie
leicht höhere Raten bei Anwendung der Dampfexplosion sowie des Heißwasseraufschlusses
[110]. Darüber hinaus ist langfristig neben Cellulasen ebenso der effiziente Einsatz vom
Hemicellulasen und ligninolytischen Enzymen denkbar, deren Entwicklung jedoch bislang
nicht für die Bioethanolproduktion verfolgt wird [145].
Für die Fermentation dürften kurzfristig stabile und kontinuierlich arbeitende Gärprozesse mit
genetisch hergestellte Hefen und Bakterien zum Einsatz kommen, die alle wesentlichen
Zucker (d. h. überwiegend Glucose, Xylose, untergeordnet Mannose, Galactose und Arabinose)
umsetzen können. Mittel- bis langfristig besteht Optimierungspotenzial hinsichtlich der
Effizienz der Fermentation (d. h. höhere Ethanolraten in kürzeren Reaktionszeiten) sowie der
Resistenz der eingesetzten Mikroorganismen (z. B. gegen toxische Substanzen nach der
Hydrolyse) [110], [128].
Je nach Konzept können bei Einsatz der enzymatischen Hydrolyse selbige und die Fermentation
unter Integration der Prozesse kombiniert werden (Tabelle 2-5).
Verfahren zur Bioethanolaufbereitung nach der Fermentation (d. h. Destillation, Rektifikation
und Absolutierung) gelten als technisch ausgereift; Verbesserungspotenziale liegen hierbei in
der Reduzierung des Prozessenergiebedarfs sowie der Bereitstellung der Prozessenergie
mittels optimierter Prozessintegration aus der Verwertung der anfallenden Koppelprodukte.
Ausgehend davon ist kurzfristig eine Realisierung von Bioethanolanlagen mit der genannten
SHF-Konfiguration sowie mittelfristig der SSF-Konfiguration und langfristig der SSCF-
Konfiguration kombiniert mit kommerziellen Technologien für die Bioethanolaufbereitung
und Koppelproduktnutzung wahrscheinlich.
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