Projekt \u201eOscyme\u201c<\/a> nun einen neuen Reaktortyp f\u00fcr biobasierte Verfahren entwickelt, der genau das schaffen soll. Mit diesem \u201eoszillierenden Reaktor\u201c sollen auch langsame Prozesse kontinuierlich statt im Batchbetrieb ablaufen k\u00f6nnen. Zudem erlaubt er einen deutlich h\u00f6heren Anteil von Feststoffen als bisher eingesetzte Ger\u00e4te.<\/p>\nKostenfaktoren bei Hydrolyseverfahren
\nDie Forscher untersuchten im Projekt die enzymatische Verzuckerung (Hydrolyse) von Ausgangsmaterialien wie Zellulose und Hemizellulose. Dabei gewonnene C5- und C6-Zucker k\u00f6nnen zum Beispiel als Basis f\u00fcr Biokunststoffe oder Alkohole dienen. Der enzymatische Prozess ist nachhaltiger als chemisch-thermische Verfahren, da er bei niedrigen Temperaturen abl\u00e4uft und ohne problematische Chemikalien auskommt. Allerdings sind auch die Kosten f\u00fcr ihn seit Jahrzehnten kaum gesunken.<\/p>\n
Dabei gibt es mehrere Knackpunkte. Der erste Kostenfaktor sind die eingesetzten Enzyme, sie sind teuer. Zweiter Kostentreiber ist die langsame Reaktion. Sie macht eine lange Verweildauer f\u00fcr die Partikel und damit einen gro\u00dfen Reaktor notwendig. Der am AEE Intec entwickelte oszillierende Reaktor soll in beiden Punkten deutliche Vorteile bringen.<\/p>\n
Probleme bisheriger Reaktoren
\nBisher findet die enzymatische Hydrolyse vor allem in R\u00fchrkesselreaktoren statt. Dieser Reaktortyp ist in der Industrie vor allem wegen seiner Einfachheit weit verbreitet. Doch er hat auch Nachteile, die sich besonders bei dickfl\u00fcssigen Suspensionen bemerkbar machen. Die Durchmischung wird dann unzureichend, und die Massenfl\u00fcsse sind unstrukturiert. Der Prozess wird schwer zu \u00fcberwachen und zu steuern.<\/p>\n
Oft und vor allem in biobasierten Prozessen werden Suspensionen mit hohem Feststoffanteil daher zun\u00e4chst verd\u00fcnnt. Das erfordert gro\u00dfe Wassermengen und im Nachhinein zus\u00e4tzliche Energie, um die Produkte wieder aufzukonzentrieren.<\/p>\n
Das klassische Gegenmodell zum R\u00fchrkesselreaktor, der Rohrreaktor mit Pfropfenstr\u00f6mung, scheitert hingegen daran, dass sich Durchmischung und Verweilzeit nicht gemeinsam optimieren lassen. Str\u00f6mt das Fluid langsam und laminar durch den Reaktor, um eine hohe Verweilzeit zu erreichen, mischen sich die Partikel nicht gen\u00fcgend. Str\u00f6mt es schnell und turbulent, m\u00fcsste der Reaktor extrem lang sein, um eine ausk\u00f6mmliche Verweildauer zu erreichen.<\/p>\n
Vorteile des neuen Reaktors
\nDer oszillierende Reaktor soll eine M\u00f6glichkeit schaffen, die dem klassischen Rohrreaktor fehlt: Verweilzeit und Durchmischung voneinander zu entkoppeln und jeweils f\u00fcr sich optimierbar zu machen. Hierzu str\u00f6mt das Fluid kontinuierlich durch den Reaktor, eine Oszillationspumpe versetzt das Medium in Schwingungen. An Einbauten in der R\u00f6hre bilden sich kurzlebige Turbulenzen. Diese Faktoren sind so aufeinander abgestimmt, dass gleichzeitig eine \u00fcberlagernde Pfropfenstr\u00f6mung erhalten bleibt.<\/p>\n
Der Clou ist also, dass im oszillierenden Reaktor die Verweilzeit und die Partikelgeschwindigkeit voneinander entkoppelt werden k\u00f6nnen. Die Partikel k\u00f6nnen umeinanderwirbeln und sich so gut durchmischen, w\u00e4hrend sie gleichzeitig in der Propfenstr\u00f6mung langsam und kontrolliert den Reaktor durchstr\u00f6men. Ergebnis: Der Prozess ist im Gegensatz zum R\u00fchrkesselreaktor gut zu \u00fcberwachen und zu steuern.<\/p>\n
Und er funktioniert sogar bei ziemlich dicken Suspensionen, wie das Team vom AEE anhand verschiedener Konzentrationen von suspendierter \u03b1-Zellulose zeigte. Konzentrationen bis zu 18 Prozent lie\u00dfen sich dabei problemlos behandeln; das entspricht etwa der Konsistenz von Kartoffelbrei. Gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Verfahren war somit eine Steigerung der Konzentration um den Faktor 3,5 m\u00f6glich \u2013 entsprechend kleiner ausfallen k\u00f6nnte das Prozessvolumen bei gleicher Prozessgeschwindigkeit.<\/p>\n
Ebenfalls gestiegen war die Glukosekonzentration im Produkt, und zwar um den Faktor 2 bis 4. Um die f\u00fcr die Bioethanolproduktion n\u00f6tige Konzentration von 85 g\/l zu erreichen, muss somit keine Aufkonzentrierung mehr stattfinden. In einem anderen Experiment soll sich au\u00dferdem gezeigt haben, dass der oszillierende Reaktor vergleichbare Ergebnisse wie herk\u00f6mmliche Reaktoren mit 80 Prozent weniger Enzymeinsatz erm\u00f6glicht. Das k\u00f6nnte ebenfalls zu deutlichen Kostensenkungen f\u00fchren.<\/p>\n
Einsatzm\u00f6glichkeiten des Verfahrens
\nDie Einsatzm\u00f6glichkeiten des oszillierenden Reaktors sind laut den Forschern breit gef\u00e4chert, viele Unternehmen sollen bereits ihr Interesse bekundet haben. Verschiedene Folgeprojekte mit der Industrie sind in Vorbereitung.<\/p>\n
Ein konkretes ist bereits f\u00fcr 2021 geplant: Darin sollen Proteine mittels Hydrolyse aus Reststoffen gewonnen werden. Enzyme daf\u00fcr einzusetzen, ist nur eine der Optionen, die untersucht werden sollen. Eine andere sind Ionische Fl\u00fcssigkeiten \u2013 also spezielle Salze, die bei weniger als 100 \u00b0C schmelzen.<\/p>\n
Gemein haben die Verfahren, dass sie alle auf vergleichsweise teure Einsatzstoffe angewiesen sind. Hier soll der oszillierende Reaktor zum Tragen kommen: Durch die lange Verweilzeit und gute Durchmischung werden besagte wertvolle Stoffe sparsamer dosiert. Auf diese Weise k\u00f6nnte der neue Reaktortyp Schritt f\u00fcr Schritt zu einer Schl\u00fcsseltechnologie werden, die die Bioraffinerie sowohl wirtschaftlich als auch \u00f6kologisch voranbringt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Bioraffinerieprozesse schonen zwar die Umwelt, sind aber meist teurer und langwieriger als konventionelle Verfahren. Ein \u00f6sterreichisches Forschungsinstitut will das mit einem neuen Reaktortyp \u00e4ndern. Er soll die nachhaltigen Prozesse konkurrenzf\u00e4hig zu fossilen machen. Die Bioraffinerie er\u00f6ffnet viele neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr nachhaltige Prozesse. An Ideen f\u00fcr Anwendungen mangelt es nicht: Aus Zellulose gewonnener Einfachzucker k\u00f6nnte zu […]<\/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":[10763,11860,11769],"supplier":[18238],"class_list":["post-85771","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biokunststoffe","tag-bioraffinerie","tag-zellulose","supplier-aee-intec"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/85771","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=85771"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/85771\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=85771"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=85771"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=85771"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=85771"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}