Bioraffinerieprozesse für Chemieprodukte

Dossier

Die fossilen Rohstoffe sind endlich und schwinden. Sie schrittweise durch nachwachsende Ressourcen zu ersetzen, ist ein Kernpunkt der zukünftigen Bioökonomie. Während Energie auch aus anderen erneuerbaren Ressourcen produziert werden kann, sind viele Grundstoffe der chemischen Industrie auf nachwachsende Rohstoffe als derzeit einzig nutzbarer Quelle erneuerbaren Kohlenstoffs angewiesen.

Ohne die mannigfaltigen Produkte der chemischen Industrie ist das moderne Leben undenkbar. Kunststoffe, Arzneimittel, Farben und Lacke, Wasch- und Reinigungsmittel, um nur einige zu nennen, werden derzeit in hochintegrierten Prozessketten ganz überwiegend aus fossilen Rohstoffen, vor allem Erdöl, hergestellt. In der Zukunft gilt es, diese aus nachwachsenden Rohstoffen aus Land- und Forstwirtschaft herzustellen. Dazu sollen diese Rohstoffe – in  Anlehnung an die Verarbeitung von Erdöl in derzeitigen Raffinerien – in sogenannten Bioraffinerien zu den gewünschten Produkten umgesetzt werden.  

Einbau in Wertschöpfungsketten

In Bioraffinerien müssen die nachwachsenden Rohstoffe in der Regel zunächst in ihre Bestandteile, wie Kohlenhydrate, Fette & Öle, Lignin, Proteine, aufgeschlossen werden. Diese werden dann in verschiedenste Zwischen- oder Endprodukte umgewandelt. Sie stehen dann als biobasierte Chemikalien, Polymere oder Materialien direkt als marktfähige Produkte zur Verfügung oder werden zu solchen weiterverarbeitet. Einerseits lassen sich Zwischenprodukte herstellen, die in bestehende Wertschöpfungsketten der chemischen oder weiterverarbeitenden Industrie einspeist werden können (sogenannte „drop-in“-Produkte); sie liefern damit dieselben Produkte, wie wir sie heute kennen. Andererseits können komplett neue Wertschöpfungsketten entwickelt werden.

Welcher Weg beschritten wird, hängt nicht nur von den Produkteigenschaften und der Prozessökonomie ab. Zunehmend spielen auch die Eigenschaften hinsichtlich Umwelt- und Klimaverträglichkeit, in Summe also der Nachhaltigkeit des Produktes und seines Herstellungsweges eine Rolle.  

Breites Arbeitsspektrum und internationale Einbindung

Im Thünen-Institut bearbeiten wir sowohl technologische Fragestellungen zur Herstellung biobasierter Chemikalien, Polymere und Materialien als auch begleitende ökonomische Fragen und Nachhaltigkeitsbewertungen. Dabei untersuchen wir im Rahmen von Einzelprojekten und Instituts-übergreifenden Projekten Aspekte der gesamten Wertschöpfungskette. Darüber hinaus arbeiten wir in zahlreichen nationalen und internationalen Arbeitsgruppen im Bereich Bioraffinerien und Nachhaltigkeitsbewertung sowie in relevanten Zertifizierungsgremien mit. Besondere Schwerpunkte unserer Tätigkeit liegen in den Bereichen:  

Mit unseren Forschungsarbeiten untersuchen, entwickeln und bewerten wir verschiedene Bioraffinerieprozesse und tragen zur internationalen Standardisierung bei. Flankiert von Nachhaltigkeitsbewertungen identifizieren wir bestmögliche Konversionsrouten von nachwachsenden Rohstoffen zu biobasierten Produkten. Gleichzeitig ermöglichen unsere Forschungsarbeiten eine sachkundige und kompetente Politikberatung.