Biomasse stellt die Hauptressource der Bio\u00f6konomie dar. Allerdings liegt diese in der Regel dezentral vor und verf\u00fcgt \u00fcber eine niedrige energetische Dichte. F\u00fcr eine wirtschaftliche Nutzung resultieren hieraus einige Herausforderungen. Eine Projektgruppe rund um das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB Stuttgart hat sich diesen gestellt und demonstriert, wie Biomasse aus l\u00e4ndlichen R\u00e4umen f\u00fcr industrielle Prozesse zug\u00e4nglich gemacht werden kann.<\/p>\n
Erneuerbare und nachwachsende Ressourcen stellen die Basis einer jeden Bio\u00f6konomie dar. Agrar- und forstwirtschaftliche Reststoffe gelten dabei durch ihre weitreichende Verf\u00fcgbarkeit und geringe Kosten als vielversprechende Ressourcen. Allerdings liegen diese nicht zwangsl\u00e4ufig in den geeigneten Formen f\u00fcr eine eing\u00e4ngige industrielle Nutzung vor. So ist Biomasse im Allgemeinen durch einen verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig hohen Feuchtigkeitsgehalt gekennzeichnet. Im Vergleich zu fossilen Rohstoffen wie zum Beispiel Kohle resultiert hieraus eine geringere Energiedichte und eine Anf\u00e4lligkeit f\u00fcr biologische Abbauprozesse. Hinzu kommt, dass agrar- und forstwirtschaftliche Rohstoffe lediglich dezentral bereitgestellt werden k\u00f6nnen und als Feststoffe vorliegen, weshalb beispielsweise ein Transport in Pipelines, wie im Falle von Erd\u00f6l oder -gas, nicht m\u00f6glich ist. In Kombination erschweren diese Faktoren die industrielle Nutzung und Verarbeitung biotischer Ressourcen und k\u00f6nnen die Rentabilit\u00e4t biobasierter Wertsch\u00f6pfungsketten beeintr\u00e4chtigen. F\u00fcr eine erfolgreiche Transformation hin zu einer biobasierten Wirtschaftsweise m\u00fcssen innovative Konzepte daher diesen Herausforderungen gerecht werden und deren Wirtschaftlichkeit sicherstellen.<\/p>\n
Ein europ\u00e4isches Projektkonsortium um das Fraunhofer IGB Stuttgart hat sich dieser Problematik angenommen und sich das Ziel gesetzt, Biomasse aus l\u00e4ndlichen R\u00e4umen als flexible Alternative zu fossilen Ressourcen zu etablieren und f\u00fcr industrielle Prozesse zu erschlie\u00dfen. Im Rahmen des Vorhabens konzentrierten sich die Projektpartner auf lignocellulose-haltige Reststoffe aus der Agrar- und Forstwirtschaft, die mithilfe eines semi-mobilen, dezentralen Prozessmoduls einer optimierten energetischen und stofflichen Nutzung zug\u00e4nglich gemacht werden sollten. Durch ein innovatives Verfahren sollten dabei neben einem optimierten Feststoff zus\u00e4tzlich organische Substanzen als wertvolle Plattformchemikalien f\u00fcr die Chemieindustrie gewonnen werden. Somit k\u00f6nnten weiter entfernte Industrie- und Verarbeitungsstandorte kosteneffektiv mit biobasierten Ausgangsprodukten versorgt werden. Hierf\u00fcr brachten zwischen Februar 2015 und Juli 2018 elf Partner aus vier europ\u00e4ischen L\u00e4ndern (Gro\u00dfbritannien, Schweden, Spanien und Deutschland) ihre Kompetenzen und F\u00e4higkeiten in ein interdisziplin\u00e4res Team ein. Die Teammitglieder geh\u00f6rten sowohl Forschungseinrichtungen als auch Unternehmen an und deckten in gleichem Ma\u00df ingenieurswissenschaftliche und betriebswirtschaftliche sowie \u00f6kologische Aspekte des Projektvorhabens ab.<\/p>\n
F\u00fcr die Verarbeitung der Reststoffe setzen die Projektpartner auf eine Verfahrenskombination aus Trocknung und Torrefizierung. Bei der Trocknung entweicht zun\u00e4chst das in der Biomasse enthaltene Wasser, bevor bei der Torrefizierung einer der drei Biomassehauptbestandteile, die Hemicellulose, ausgetrieben wird. Hierzu wird die Biomasse unter Sauerstoffausschluss bei Temperaturen bis zu 250 \u00b0C behandelt. Als Endprodukt bleibt ein kohle\u00e4hnlicher Feststoff zur\u00fcck, der vorwiegend aus Cellulose und Lignin besteht und aufgrund einer h\u00f6heren Energiedichte (im Vergleich zum Ausgangsprodukt) und wasserabweisender Eigenschaften eine deutlich verbesserte Transport- und Lagerf\u00e4higkeit aufweist. Diese torrefizierte Biomasse kann im Anschluss als flexible, klimafreundlichere Alternative zu fossilen Energietr\u00e4gern verwendet oder mittels des Verfahrens der Vergasung zur Herstellung von Biotreibstoffen oder Chemikalien herangezogen werden.<\/p>\n
Die Besonderheit des im Projekt angewandten Verfahrens liegt dabei in der Wahl des Prozessmediums. Durch den Einsatz \u00fcberhitzten Dampfes unterscheidet sich dieses von klassischen industriellen Trocknungsprozessen. Das Verfahren wurde am Stuttgarter Fraunhofer IGB f\u00fcr die industrielle Anwendung entwickelt und erlaubt unter Zuhilfenahme spezieller Kondensatoren die R\u00fcckgewinnung wertvoller organischer Komponenten, die w\u00e4hrend der Torrefizierung anfallen. Je nach eingesetzter Biomasse k\u00f6nnen so bis zu 25 % des Eingangsgewichts als organische Substanzen gewonnen werden. Im Fall von Buchenholz erm\u00f6glicht dies beispielsweise die Extraktion von Essigs\u00e4ure, Furanen oder Phenolen, die weiterverarbeitet zur Substitution von fossil-basierten Plattformchemikalien genutzt werden k\u00f6nnen. Aufgrund der Werthaltigkeit einiger dieser Chemikalien reichen oftmals bereits verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig geringe Massenstr\u00f6me aus, um die Rentabilit\u00e4t des gesamten Biomasseverarbeitungsprozesses signifikant zu erh\u00f6hen<\/p>\n
Im Rahmen des Projekts wurde die Anwendbarkeit des Verfahrens in einem praxisnahen Umfeld im Demonstrationsma\u00dfstab (150 kg Biomasse je Betriebsstunde) getestet und aufgezeigt. Der Hauptteil der notwendigen Prozesstechnik wurde hierf\u00fcr in einen standardisierten 40-Fu\u00df-Container eingepasst, um den Anforderungen an eine semi-mobile Demonstrationseinheit zu entsprechen. Die Versuche selbst erfolgten an einem Versuchsstandort in Nordspanien, wo lokal verf\u00fcgbare Reststoffe, wie Olivenbaum- oder Rebschnitte und verschiedene Holzchips, als Inputsubstrate dienten, um die Anwendbarkeit auf unterschiedlichste Reststoffe zu untersuchen. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine kommerziell relevante R\u00fcckgewinnung der organischen Komponenten mithilfe des Verfahrens m\u00f6glich ist und regionale agrar- und forstwirtschaftliche Reststoffe in einer \u00f6konomisch gangbaren Form stabilisiert werden k\u00f6nnen. Dabei wurde deutlich, dass eine weitere Valorisierung der organischen Substanzen eine Schl\u00fcsselrolle f\u00fcr einen erfolgreichen kommerziellen Einsatz des Verfahrens einnimmt. Aus diesem Grund wird dieser Bereich einen Schwerpunkt kommender Arbeiten der Projektpartner und des Fraunhofer IGB einnehmen.<\/p>\n
\u2026 als Chance f\u00fcr den l\u00e4ndlichen Raum
\nMit dem Konzept einer dezentralen Verarbeitung von agrar- und forstwirtschaftlichen Rohstoffen wird dar\u00fcber hinaus ein Grundstein f\u00fcr eine verbesserte Wertsch\u00f6pfung in l\u00e4ndlichen R\u00e4umen gelegt. So ist die Wahl des Versuchsstandortes in einem strukturschwachen aber biomassereichem Gebiet in Nordspanien auch nicht dem Zufall geschuldet, sondern zeigt das Potenzial dieser R\u00e4ume auf. Das Projekt bewegt sich somit auch im Kontext der Bio\u00f6konomie-Vision der baden-w\u00fcrttembergischen Landesregierung. Diese favorisiert eine modulare, dezentrale Bio\u00f6konomie1, die unter anderem zur St\u00e4rkung l\u00e4ndlicher Gebiete beitragen soll. Auch in Baden-W\u00fcrttemberg stehen in diesen Gebieten ungenutzte Ressourcen wie Rebschnitt oder fortwirtschaftliche Reststoffe zur Verf\u00fcgung. Das beschriebene Verfahren des SteamBio-Projektkonsortiums kann auch f\u00fcr deren Verarbeitung und potenzielle Nutzung eine vielversprechende Herangehensweise darstellen.<\/p>\n
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Literatur<\/p>\n
(1) Landtag von Baden-W\u00fcrttemberg, Drucksache 16\/2665; Stellungnahme des Ministeriums f\u00fcr L\u00e4ndlichen Raum und Verbraucherschutz, \u201eChancen der Bio\u00f6konomie \u2013 insbesondere f\u00fcr die l\u00e4ndlichen R\u00e4ume in Baden-W\u00fcrttemberg\u201c<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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