Rohstoffe

Bauernhof als Bioraffinerie

Bioraffinerie
Ulrich Graf
Ulrich Graf
am Dienstag, 04.05.2021 - 10:33

Kleine Bioraffinerien, angesiedelt an Bauernhöfen, sollen Materialien und Energieträger liefern, Kreisläufe vor Ort schließen und dazu beitragen, Natur und Klima zu schützen.

An der Versuchsstation „Unterer Lindenhof“ bauen das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Universität Hohenheim eine bereits bestehende Bioraffinerie-Anlage aus und führen technologische Innovationen zusammen.

Auf dem Bauernhof der Zukunft entstehen neben herkömmlichen landwirtschaftlichen Produkten auch Basischemikalien aus pflanzlicher Biomasse. Sie dienen als Ausgangsstoffe für Kunststoffe und Kraftstoffe, die an anderer Stelle verarbeitet werden. Reststoffe aus diesen Prozessen werden wiederum in einer Biogasanlage energetisch verwertet und landen als Dünger auf dem Feld.

Dies ist die Vision von Forschenden um Professorin Andrea Kruse vom Fachgebiet Konversionstechnologien nachwachsender Rohstoffe der Universität Hohenheim und Professor Nicolaus Dahmen vom Institut für Katalyseforschung und -technologie des KIT.

Biomasse zu Plattformchemikalien verarbeiten

Werkstoffe

Holz, Stroh und Gräser enthalten Lignocellulose als Stützsubstanz. In der Bioraffinerie wird diese aufgespalten; die einzelnen Komponenten Cellulose, Hemicellulose und Lignin werden separat verwertet. Ein Karlsruher Verfahren zur Ligninspaltung wird dabei mit einem Hohenheimer Verfahren zur Verwertung von Lignocellulose gekoppelt. Hier entstehen unter anderem Furfural und Phenole, mit denen sich beispielsweise biogene und damit formaldehydfreie Spanplatten und Sperrholz herstellen lassen.

Ein weiteres Beispiel für den Ansatz, Biomasse dezentral in Zwischenprodukte umzusetzen und diese zentral weiterzuverarbeiten, ist das bioliq-Verfahren des KIT: Aus trockener Biomasse werden synthetische Kraftstoffe und chemische Grundprodukte hergestellt. Als Nebenprodukte entstehen Wärme und Strom, die den Energiebedarf des Prozesses decken. Um energie- und kostenaufwendige Transportwege einzusparen, kombiniert das bioliq-Konzept die dezentrale Erzeugung eines energiereichen Zwischenprodukts, genannt Biosyncrude, mit dessen zentraler Umwandlung zu Synthesegas. Dieses wird anschließend zum gewünschten Endprodukt veredelt.

Lebensmittelproduktion liefert Verpackung gleich mit

Mit der Koppelung von Lebensmittelproduktion und Kunststoffherstellung für Verpackungen beschäftigen sich die On-farm-Bioraffinerie-Konzepte von Professorin Andrea Kruse in Hohenheim. Aus Biomasse entsteht beispielsweise Hydroxymethylfurfural (HMF). Daraus lassen unter anderem Lebensmittelverpackungen, Getränkeflaschen, Fasern für Autositze, Sportbekleidung oder Autoteile herstellen.

Die Bioraffinerie auf einem Bauernhof soll allerdings nicht alle Verfahrensschritte in einer Anlage vereinen. Ziel sind möglichst kleine Anlagen, aus denen Nährstoffe direkt vom jeweiligen Hof wieder auf die Felder gelangen können. Damit auch kleine Anlagen wirtschaftlich arbeiten, werden die Zwischenprodukte in größeren Fabriken weiterverarbeitet. So soll Nachhaltigkeit auf regionaler Ebene gewährleistet werden.