Der gewaltige Edelstahltank erstreckt sich \u00fcber vier Etagen. Ganz oben, auf der 13-Meter-Ebene, kann man eine Lampe anschalten und in den Riesenbottich hineinschauen.<\/p>\n
Zwei Etagen tiefer verl\u00e4sst gerade eine Art wei\u00dfes Mus das Gef\u00e4\u00df A, w\u00e4hrend im Beh\u00e4lter B gleich nebenan die schaumige Br\u00fche fast bis zum Guckloch hinauf brodelt.<\/p>\n
“Wir ziehen das gebildete Gemisch aus Bakterien, Milchs\u00e4ure und weiteren Stoffwechselprodukten der Mikroorganismen gerade nach unten aus dem Fermenter A ab und beginnen mit der Aufarbeitung”, erkl\u00e4rt Joachim Schulze, Leiter des Biotechnologie-Gesch\u00e4ftsbereichs der ThyssenKrupp Uhde GmbH.<\/p>\n
Im Bau 3668 auf dem riesigen Gel\u00e4nde des Chemieparks Leuna hat das Unternehmen die europaweit erste Mehrzweck-Fermentationsanlage zur kontinuierlichen Produktion biobasierter Chemikalien aufgebaut, die im ersten Schritt vor allem Milch- und Bernsteins\u00e4ure herstellen soll.<\/p>\n
Fachleute sind davon \u00fcberzeugt, dass auch die Chemie k\u00fcnftig eine neue, zumindest aber eine erg\u00e4nzte Rohstoffbasis “weg vom Erd\u00f6l” ben\u00f6tigt. Als K\u00f6nigsweg gilt der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen.<\/p>\n
Der ThyssenKrupp-Mitarbeiter Bert Stoffels leitet die neue biologische Produktionsanlage in Leuna. In der Anlage werden im industriellen Ma\u00dfstab chemische Produkte durch Fermentation hergestellt. Thyssenkrupp hat in dieses Projekt rund 20 Millionen Euro investiert.<\/p>\n
Das amerikanische Energieministerium DoE hat 15 “Top-Molek\u00fcle” identifiziert, die aufgrund ihrer Herstellungsverfahren, Verkaufspreise, technischen Komplexit\u00e4t und ihres Marktpotenzials die Basis einer k\u00fcnftigen Chemie bilden k\u00f6nnten.<\/p>\n
Eine \u00e4hnliche Liste hat das britische Bio\u00f6konomie-Beratungsunternehmen NNFCC erstellt, die aber eher nach \u00f6kologischen Kriterien wie Energieeinsparung, Treibhausemissionen sowie technische und zeitliche Anforderungen ausgerichtet war.<\/p>\n
“Wir teilen diese Liste in wesentlichen Punkten, acht der 15 Molek\u00fcle haben auch unser Interesse. Wir haben aber auch einige zus\u00e4tzliche Verbindungen im Auge”, so Schulze.<\/p>\n
In allen drei Aufstellungen geh\u00f6ren Milch- und auch Bernsteins\u00e4ure zu den so genannten Plattformchemikalien, denen die Zukunft geh\u00f6rt.<\/p>\n
Diese Molek\u00fcle besitzen in der Regel mehrere funktionelle Gruppen, \u00fcber die sich vielf\u00e4ltige Reaktionswege er\u00f6ffnen. Diese komplexen Zwischenprodukte k\u00f6nnen wegen der zahlreichen Kombinationsm\u00f6glichkeiten zu einer Vielzahl von Folge- und Endprodukten umgesetzt werden.<\/p>\n
Dazu geh\u00f6ren unter anderem Polymere, Tenside, L\u00f6sungsmittel, Farbstoffe, Kosmetika, Fasern, Kraft- und Schmierstoffe.<\/p>\n
Zur Herstellung der notwendigen Bausteine sind insbesondere biotechnologische Verfahren von Vorteil, bei denen Mikroorganismen wie Bakterien oder Hefen einen Gro\u00dfteil der Syntheseleistung vollbringen.<\/p>\n
Inzwischen stehen zumindest im Laborma\u00dfstab Prozesse f\u00fcr C3<\/sub>, C4<\/sub>, C5<\/sub>, C6<\/sub> und auch C10<\/sub> und C12<\/sub> Verbindungen zur Verf\u00fcgung. Chemiker bezeichnen damit, wie lang die Kette der Kohlenstoffatome im jeweiligen Molek\u00fcl ist, bei C3<\/sub> sind es also drei, bei C12<\/sub> zw\u00f6lf Atome, die miteinander verkn\u00fcpft sind.<\/p>\n Im Geb\u00e4ude 3668 sind Milliarden von emsigen Helfern am Werk, im Moment gerade verschiedene Wildst\u00e4mme von Milchs\u00e4urebakterien, die aus ihrem Futter, also vor allem Zucker, C3<\/sub>-Bausteine in Form von Milchs\u00e4ure produzieren.<\/p>\n Neu in Leuna ist nicht nur der besonders effektive Prozess, sondern vor allem seine Gr\u00f6\u00dfenordnung. 85.000 Liter fasst jeder der beiden st\u00e4hlernen Tanks.<\/p>\n Dank dieser Gr\u00f6\u00dfe kann die Reaktionsanlage mehr als 1.000 Tonnen Biochemikalien pro Jahr herstellen und so die im Labor entwickelten Fermentations- und Aufbereitungsverfahren im industriellen Ma\u00dfstab testen.<\/p>\n Fermenter A entleert seinen “Brei” gerade in die Zentrifuge, die Wasser und Feststoffe voneinander scheidet.<\/p>\n Die erste Stufe einer aufwendigen Reinigungs- und Trennprozedur, die am Ende reine Milchs\u00e4ure liefert, eine farblose, fast geruchlose, \u00f6lige Fl\u00fcssigkeit.<\/p>\n “Dieser Downstream-Teil, also Isolierung und Reinigung, wird meist vollkommen untersch\u00e4tzt, obwohl er 75 Prozent der Investitions- und 80 Prozent der Betriebskosten ausmacht”, so Schulze.<\/p>\n Gerade hier entscheidet sich, wie erfolgreich die industrielle Biotechnologie ist. Der Brei aus Reaktor 1 wird anges\u00e4uert, filtriert, erneut anges\u00e4uert, chromatografiert und abschlie\u00dfend mit Nanofiltration und Ionenaustauschern behandelt.<\/p>\n “Bei dieser patentierten Salz-S\u00e4ure-Trennung arbeiten wir gleichzeitig mit vier S\u00e4ulen, deren Beschickung wir \u00fcber eine Vielzahl von Ventilen steuern”, berichtet Schulze.<\/p>\n Innerhalb von drei Wochen k\u00f6nnen die Prozesse von Milchs\u00e4ure auf andere Verbindungen umgestellt werden. Ein zweiter Favorit ist nicht nur in Leuna Bernsteins\u00e4ure, die immer mehr in den Fokus der Industrie r\u00fcckt, bisher aber klassisch auf der Grundlage von Erd\u00f6l und -gas produziert wird.<\/p>\n Die Natur setzt sie als wichtiges biochemisches Molek\u00fcl im Energiestoffwechsel von Pflanzen, von menschlichem und tierischem Gewebe ein.<\/p>\n In der Chemie ist die Dicarbons\u00e4ure mit einer C4<\/sub>-Kohlenstoffkette Basis nicht nur f\u00fcr bioabbaubare Kunststoffe, sondern f\u00fcr den Automobilbau, f\u00fcr Vliesstoffe und Fasern, f\u00fcr Sportkleidung, M\u00f6bel und die Bauindustrie.<\/p>\n Vor diesem Hintergrund forschen BASF und das niederl\u00e4ndische Unternehmen Corbion Purac, weltweiter Marktf\u00fchrer f\u00fcr Milchs\u00e4ure und ihre Derivate, schon seit 2009 auf dem Feld der biobasierten Bernsteins\u00e4ure.<\/p>\n Inzwischen haben sie einen hocheffizienten Fermentationsprozess entwickelt, der auf einem eigenen Bakterium (Basfia succiniciproducens<\/em>) beruht.<\/p>\n Zudem haben die Partner unter dem Namen Succinity GmbH ein 50:50-Joint Venture mit Sitz in D\u00fcsseldorf gegr\u00fcndet, das die Produktion und Vermarktung biobasierter Bernsteins\u00e4ure vorantreiben wird.<\/p>\n Schon 2014 soll eine erste Anlage in Montmel\u00f3 bei Barcelona j\u00e4hrlich 10.0000 Tonnen S\u00e4ure herstellen, eine weitere Gro\u00dfanlage f\u00fcr 50.000 Jahrestonnen ist bereits in Planung.<\/p>\n “Wir gehen davon aus, dass das Marktpotenzial noch deutlich h\u00f6her liegt”, betont Philipp Walter, Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer der Succinity GmbH.<\/p>\n Kein Wunder also, dass ThyssenKrupp Uhde mit dem amerikanischen Unternehmen Myriant in Louisiana ebenfalls eine Anlage f\u00fcr Bernsteins\u00e4ure errichtet hat, die im April 2013 mechanisch fertiggestellt wurde und jetzt in Betrieb genommen wird.<\/p>\n Das DoE hat sich mit einem Zuschuss von 50 Millionen Dollar etwa zur H\u00e4lfte an den Investitionen beteiligt.<\/p>\n Die Kapazit\u00e4t betr\u00e4gt 13.400 Tonnen Bernsteins\u00e4ure pro Jahr. Zum Einsatz kommt ein integrierter und optimierter Prozess, den die beteiligten Unternehmen \u00fcber vier Jahre entwickelt haben. Myriant stellt den Fermentationsteil, ThyssenKrupp Uhde die Aufarbeitung.<\/p>\n Derzeit verhandelt das deutsche Engineering-Unternehmen mit zahlreichen Chemiekonzernen in der ganzen Welt \u00fcber weitere Verfahren im Bereich der “neuen Chemie”.<\/p>\n “Wir agieren prim\u00e4r als Anlagenbauer, der Verfahren allein oder in Kooperation mit anderen Firmen entwickelt, das Scale-up \u00fcbernimmt und den Prozess garantiert”, so Schulze.<\/p>\n Heute besteht die Rohstoffbasis der deutschen chemischen Industrie noch zu 71 Prozent auf Naphtha und Erd\u00f6lderivaten sowie zu vierzehn Prozent auf Erdgas \u2013 an den gesamten fossilen Rohstoffen, die in Deutschland zum Einsatz kommen, hat die Chemie nur einen Anteil von 4,4 Prozent.<\/p>\n Auf der anderen Seite werden in dieser Branche schon heute 2,7 Millionen Tonnen nachwachsende Rohstoffe genutzt, den Hauptanteil von 53 Prozent daran haben \u00d6le und Fette, weitere 28 Prozent entfallen auf Kohlehydrate, also Chemiezellstoff, St\u00e4rke und Zucker.<\/p>\n Das DoE erwartet, dass 2030 bereits ein Viertel aller Chemikalien auf Naturstoffen basieren, deshalb unterst\u00fctzt das Ministerium auch entsprechende Projekte.<\/p>\n Das Marktforschungsunternehmen Frost & Sullivan prognostiziert, dass ab 2020 rund 600.000 Tonnen biobasierte Bernsteins\u00e4ure pro Jahr ben\u00f6tigt werden. Milchs\u00e4ure wird davon profitieren, dass in den kommenden zehn Jahren der Bedarf f\u00fcr bioabbaubare Kunststoffe auf 4,5 Millionen Tonnen steigt.<\/p>\n Ein entscheidendes Hindernis auf diesem Weg k\u00f6nnte darin bestehen, dass viele biotechnologische Verfahren durch Startup-Unternehmen, Universit\u00e4ten oder Labore von kleinen und mittelst\u00e4ndischen Firmen entwickelt werden.<\/p>\n Ihre Ergebnisse sind aber nicht ohne Zwischenschritt in industrielle Prozesse zu \u00fcbertragen \u2013 “indem wir neue biotechnologische Verfahren auf Basis nachwachsender Rohstoffe zur Industriereife bringen, wollen wir zum Paradigmenwechsel in der chemischen Industrie beitragen”, erkl\u00e4rt Heinrich Hiesinger, Vorstandsvorsitzender der ThyssenKrupp AG.<\/p>\n Genau dieses Ziel verfolgt auch das das Fraunhofer-Zentrum f\u00fcr Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP), das im Oktober 2012 ebenfalls im Chemiepark Leuna er\u00f6ffnet wurde.<\/p>\n “Wir schlie\u00dfen die L\u00fccke zwischen Labor und industrieller Umsetzung bei der Nutzung nachwachsender Rohstoffe”, sagt Professor Reimund Neugebauer, Pr\u00e4sident der Fraunhofer-Gesellschaft.<\/p>\n Ein wichtiger Aspekt dieser Arbeiten: Die neue Chemie soll weder Lebens- noch Futtermittel kannibalisieren, sondern sich auf bisher nicht genutzte Rohstoffe konzentrieren.<\/p>\n Zu diesen so genannten Kohlenstoffquellen der 2. Generation z\u00e4hlen vor allem Cellulosen. So wird im CBP der Aufschluss von Lignocellulose erprobt, wof\u00fcr Linde Engineering Dresden eine komplexe Anlage realisiert hat.<\/p>\n Sie umfasst alle Verfahrensschritte, um aus Holzhackschnitzeln, Rinde oder Pflanzenresten weiter verwertbare Zwischenprodukte im Pilotma\u00dfstab zu gewinnen: Lignin, das als Bindemittel in Faserplatten Phenol-Formaldehydharze oder als Werkstoff Kunststoffe ersetzen kann, sowie die Zucker Glucose und Xylose.<\/p>\n Die Zucker k\u00f6nnen in Fermentationen \u2013 wie beim Aufbau von Milch- und Bernsteins\u00e4ure \u2013 als “Futter” und somit als Kohlenstoffquelle f\u00fcr die nimmerm\u00fcden Mikroorganismen dienen.<\/p>\n Auch \u00fcber den n\u00e4chsten Schritt wird in Leuna, sowohl im Bau 3668 als auch im CBP, intensiv nachgedacht. \u00dcber kurz oder lang sollen Cyanobakterien, Schwefelbakterien oder Algen Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle nutzen und Plattformchemikalien aufbauen.<\/p>\n Diese dritte Generation in Sachen Kohlenstoff w\u00fcrde die Chemie endg\u00fcltig nachhaltig machen. Auch hierbei soll der traditionsreiche Chemiestandort Leuna eine wichtige Rolle spielen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Der gewaltige Edelstahltank erstreckt sich \u00fcber vier Etagen. Ganz oben, auf der 13-Meter-Ebene, kann man eine Lampe anschalten und in den Riesenbottich hineinschauen. Zwei Etagen tiefer verl\u00e4sst gerade eine Art wei\u00dfes Mus das Gef\u00e4\u00df A, w\u00e4hrend im Beh\u00e4lter B gleich nebenan die schaumige Br\u00fche fast bis zum Guckloch hinauf brodelt. “Wir ziehen das gebildete Gemisch […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[75,5428,3130,306,3195,2315,3928,3477,11236],"class_list":["post-18656","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-basf-se","supplier-corbion-purac","supplier-fraunhofer-institut-fuer-chemisch-biotechnologische-prozesse-cbp","supplier-frost-sullivan","supplier-linde-engineering-dresden-gmbh","supplier-nnfcc","supplier-succinity-gmbh","supplier-thyssenkrupp-uhde","supplier-u-s-department-of-energy"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18656","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=18656"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/18656\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=18656"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=18656"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=18656"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=18656"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}1.000 Tonnen Biochemikalien pro Jahr<\/h3>\n
Bernsteins\u00e4ure ist eine Schl\u00fcsselsubstanz<\/h3>\n
Kunststoffe f\u00fcr den Automobilbau<\/h3>\n
Gro\u00dfanlage f\u00fcr 50.000 Tonnen pro Jahr<\/h3>\n
\u00d6l und Gas sind heute die wichtigsten Rohstoffe<\/h3>\n
2,7 Millionen Tonnen nachwachsende Rohstoffe<\/h3>\n
Auf dem Weg vom Labor zur Industriereife<\/h3>\n
Lebensmittel sollen nicht zum Rohstoff werden<\/h3>\n
Algen sollen Kohlendioxid als Rohstoff nutzen<\/h3>\n