Organsolv-Aufschluss zur Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Reststoffe

Zur Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Biomassen für nachfolgende biologische Konversion werden meist Aufschlüsse in wässriger Phase genutzt. Dabei kommt es teilweise zur verstärkten Bildung von Inhibitoren durch Degradation von Kohlenhydraten. Außerdem reichern sich monomere Phenole des Lignins in der flüssigen Phase an. Zur Minderung dieser Effekte wurden Weizenstroh in einem Mikrowellen-Autoklaven mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch bei Temperaturen bis 210 °C aufgeschlossen. Die Degradation einiger Kohlenhydrate nahm ab. Phenolische Anteile konnten abgetrennt werden. Außerdem nahm die Ausbeute an monomeren Zuckern zu. Die enzymatische Umsetzbarkeit stieg stark an. Somit stellt diese Variante eine interessante Alternative dar. Die Vorteile mikrowellen-assistierter Aufschlüsse liegen vor allem in den kurzen Reaktionszeiten und dabei erreichbaren Ausbeuten. Diese lag bei allen Versuchen bei 5 Minuten.

Ein wesentlicher Verfahrensschritt zur Nutzung lignocellulosehaltiger Biomassen in Bioraffinerie-Konzepten zur Bereitstellung von Basischemikalien und zur Biotreibstoffproduktion ist der Substrataufschluss. Dieser nimmt nach einhelliger Meinung eine Schlüsselstellung für eine kostengünstige Bereitstellung ein, da er bis zu 20 % der gesamten Herstellungskosten ausmachen kann. Eine zentrale Forderung an eine Vorbehandlung besteht in der Herabsetzung des Lignin-Gehaltes. Neben klassischen sauren bzw. basischen Aufschlüssen existieren mittlerweile verschiedene Ansätze. Hier sei beispielhaft das 'Ammonia-Fiber-Expansion-Verfahren' (AFEX) und das 'Steam-Explosion-Verfahren' genannt. Die Wirkung dieser Verfahren wurde nachgewiesen. Dennoch besteht auf diesem Gebiet noch Forschungsbedarf, da einige Varianten energetisch ungünstig sind bzw. sich danach neue Probleme auftuen. Beispiele hierfür sind die Bildung von Inhibitoren durch die Degeneration von Kohlenhydraten und die Anreicherung phenolhaltiger Verbindungen durch die chemische Modifikationdes Lignins.



Copyright: © Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock
Quelle: 9. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2015)
Seiten: 5
Preis: € 2,50
Autor: Gunter Weißbach
Prof. Dr. Michael Nelles
 
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