{"id":31027,"date":"2015-12-11T07:31:14","date_gmt":"2015-12-11T06:31:14","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=31027"},"modified":"2015-12-10T12:00:25","modified_gmt":"2015-12-10T11:00:25","slug":"auf-dem-weg-zur-pflanzenoel-bioraffinerie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/auf-dem-weg-zur-pflanzenoel-bioraffinerie\/","title":{"rendered":"Auf dem Weg zur Pflanzen\u00f6l-Bioraffinerie"},"content":{"rendered":"
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Foto: FNR\/Hardy M\u00fcller<\/figcaption><\/figure>\n

Unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben 15 Partner aus Industrie und Forschung im Projekt \u201eIntegrierte Bioproduktion\u201c Verfahren zur Herstellung von Synthesebausteinen und Produkten aus pflanzlichen \u00d6len entwickelt und im Technikumsma\u00dfstab erprobt. Die neuen Verfahren dienen der Herstellung chemischer Katalysatoren und Biokatalysatoren sowie zur Gewinnung spezieller Fetts\u00e4ureester, Dicarbons\u00e4ureester und Epoxide – sie bilden den Grundstein f\u00fcr eine Pflanzen\u00f6l-Bioraffinerie. Erg\u00e4nzend erfolgte eine \u00f6konomische und \u00f6kologische Bewertung der Herstellungsverfahren und Produkte.<\/strong><\/p>\n

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) \u00fcber den Projekttr\u00e4ger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gef\u00f6rdert.<\/p>\n

Im Mittelpunkt der Forschung stand die Verwendung nachwachsender Rohstoffe, vor allem heimischer pflanzlicher \u00d6le, zur Herstellung von Synthesebausteinen f\u00fcr die chemische Industrie unter Einsatz chemischer und biotechnologischer Konversionsmethoden. Zu den hergestellten Produkten z\u00e4hlten Emulgatoren, Tenside, Schmierstoffe, Polymere f\u00fcr Beschichtungen, Hydrophobierungsmittel und Flockungshilfsmittel.<\/p>\n

Der Beginn der Herstellungskette, die Rohstoffbereitstellung, war expliziter Bestandteil des Vorhabens. Die Th\u00fcringer Landesanstalt f\u00fcr Landwirtschaft (TLL) testete dazu den Anbau und die m\u00f6glichst wirtschaftliche \u00d6lgewinnung aus den Pflanzen Iberischer Drachenkopf, Krambe, Koriander und Eruca-Raps. Tall-, Senf- und Holunderkern\u00f6l wurden zus\u00e4tzlich auf dem Markt beschafft. Die \u00d6le bzw. \u00d6lpflanzen hatten die Wissenschaftler ausgew\u00e4hlt, da sie auch in Mitteleuropa auf marginalen B\u00f6den kultivierbar sind und f\u00fcr die Nahrungs- oder Futtermittelherstellung derzeit keine Bedeutung haben. Andere der \u00d6le sind Nebenprodukte; als besonders gro\u00df wird hier das Potenzial von Tall\u00f6l eingesch\u00e4tzt, das bei der Zellstoffproduktion anf\u00e4llt.<\/p>\n

In einem zweiten Projektschwerpunkt entwickelten die Wissenschaftler geeignete Verfahren, um die \u00d6le zu verschiedenen Synthesebausteinen zu verarbeiten. Forscher der Pilotanlage des Fraunhofer IGB am Standort Leuna und die industriellen Projektpartner skalierten die entwickelten Verfahren bis in den Technikumsma\u00dfstab.<\/p>\n

Zu den besonders vielversprechenden Verfahren geh\u00f6ren die Herstellung von Biokatalysatoren durch Eucodis Bioscience und die Universit\u00e4t Halle-Wittenberg, die Synthese chemischer Katalysatoren durch den Materialtechnologie-Konzern Umicore sowie die mikrobiologische Herstellung langkettiger Dicarbons\u00e4uren, die chemisch katalysierte Metathese zur Synthese langkettiger Dicarbons\u00e4ureester und die enzymatische Epoxidierung verschiedener Pflanzen\u00f6lderivate.<\/p>\n

Was die Eignung der Pflanzen\u00f6le betrifft, hat sich das \u00d6l aus dem Iberischen Drachenkopf aufgrund des herausragend hohen Anteils mehrfach unges\u00e4ttigter Fetts\u00e4uren als besonders interessant f\u00fcr den Einsatz in Polymerapplikationen erwiesen. Erucas\u00e4urereiche \u00d6le aus Senf, Krambe oder Erucaraps lassen sich gut im Schmiermittelbereich verwenden. F\u00fcr die chemische Herstellung von Dicarbons\u00e4ureestern wiederum eignen sich Pflanzen\u00f6le mit einem hohen Gehalt an einfach unges\u00e4ttigten Fetts\u00e4uren am besten. Sie sind beispielsweise im \u00d6l der High-Oleic-Sonnenblume enthalten.<\/p>\n

Die Begleitforschung zeigte aber auch, dass f\u00fcr eine wirtschaftliche Nutzung bei einigen dieser Kulturpflanzen noch Z\u00fcchtungsbedarf besteht, um etwa den \u00d6lgehalt und Kornertrag zu erh\u00f6hen oder Krankheitsresistenzen zu etablieren. Um die pflanzen\u00f6lbasierten Bausteine wirtschaftlich herstellen zu k\u00f6nnen, ist zudem die Verwertung anfallender Nebenprodukte w\u00fcnschenswert, beispielsweise durch Nutzung in der Futtermittelindustrie. Hierf\u00fcr m\u00fcssen die Nebenprodukte von Drachenkopf, Krambe und Koriander in die Positivliste f\u00fcr Futtermittel aufgenommen werden.<\/p>\n

Die Teilprojekte im Einzelnen<\/h3>\n

Zur Herstellung der Dicarbons\u00e4uren, etwa der langkettigen 1,18-Octadecendis\u00e4ure, gelang es dem Fraunhofer IGB, mehrere geeignete Hefest\u00e4mme zu identifizieren. Derzeit erfolgt eine umfangreiche Charakterisierung und Optimierung ausgew\u00e4hlter Hefest\u00e4mme mit dem Ziel, einen Produktionsstamm mit hohen Raum-Zeit-Ausbeuten zu erhalten, der f\u00fcr die industrielle Produktion geeignet ist.<\/p>\n

Umicore und das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Chemische Technologie ICT untersuchten die Metathese von unges\u00e4ttigten Fetts\u00e4ureestern. Sie identifizierten geeignete Katalysatoren, stellten sie im technischen Ma\u00dfstab her und \u00fcberf\u00fchrten die Reaktion gemeinsam in der Pilotanlage des Fraunhofer IGB am Fraunhofer-Zentrum f\u00fcr Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in den 100-kg-Ma\u00dfstab.<\/p>\n

F\u00fcr die biotechnische Epoxidierung konnten die Forscher des Fraunhofer IGB und des Partners Eucodis mehrere Lipasen identifizieren und in Zusammenarbeit mit der Martin-Luther-Universit\u00e4t Halle-Wittenberg rekombinant herstellen. Mit Hilfe dieser Lipasen lie\u00dfen sich Epoxide aus Pflanzen\u00f6len, freien Fetts\u00e4uren, Fetts\u00e4uremethylestern, Dicarbons\u00e4uren und langkettigen Alkenen im Labor herstellen. Nach Identifikation geeigneter Kennzahlen zur Ma\u00dfstabs\u00fcbertragung konnte das Fraunhofer IGB die Epoxidierung auch erfolgreich im Technikumsma\u00dfstab umsetzen. Diese Arbeiten bieten eine hervorragende Basis, um die Verfahren weiter in den industrienahen Ma\u00dfstab zu \u00fcbertragen. In Zusammenarbeit mit Eucodis wurde au\u00dferdem die Eignung hochaktiver Lipasen zur Hydrolyse und Umesterung verschiedener Pflanzen\u00f6le und Herstellung unterschiedlicher Syntheseester gezeigt.<\/p>\n

Der Projektpartner Hobum Oleochemicals optimierte Verfahren zur chemischen Epoxidierung und entwickelte Prozesse zur Herstellung von Polymeren auf Basis der Pflanzen\u00f6lepoxide und hydrophoben Beschichtungen.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus konnten die Industriepartner DHW und Addinol Lube Oil in enger Zusammenarbeit Polyolester auf Basis von Senf\u00f6l erfolgreich im Pilotma\u00dfstab entwickeln und deren Eignung als Biohydraulik\u00f6le vom Typ HEES oder als schwerentflammbare Hydraulik\u00f6le vom Typ HFDU zeigen. Weiterhin erarbeiteten sie die Voraussetzungen f\u00fcr die Formulierung von Emulsionstrennmitteln f\u00fcr Beton auf Pflanzen\u00f6lbasis.<\/p>\n

Um auch das bei der Gewinnung von Fetts\u00e4urederivaten und Syntheseestern anfallende Nebenprodukt Glyzerin zu verwerten, untersuchte Linde Engineering dessen Konversion in Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff zur Nutzung in chemischen Prozessen im Pilotma\u00dfstab. Zus\u00e4tzlich entwickelte und optimierte die Firma Taminco die Aminierung von Glyzerin.<\/p>\n

Vervollst\u00e4ndigt wurden die untersuchten Ans\u00e4tze f\u00fcr ein Pflanzen\u00f6l-Bioraffinerie-Konzept durch eine entwicklungsbegleitende \u00f6konomische und \u00f6kologische Bewertung vom Anbau der Rohstoffe \u00fcber die untersuchten Verfahren bis hin zum ausgew\u00e4hlten Produkt durch das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) und die TLL sowie Betrachtungen zur m\u00f6glichen stofflichen und prozesstechnischen Integration am Chemiestandort Leuna durch die InfraLeuna GmbH.<\/p>\n

Liste der Teilprojekte, Projektpartner und F\u00f6rderkennzeichen (Download).<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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