Der Bereich Produktaufarbeitung beinhaltet die verfahrenstechnische Entwicklung von Prozessen zur Aufarbeitung von Produktmischungen und ist naturgemäß stark mit den anderen Bereichen am Fraunhofer CBP vernetzt.
Für kundenspezifische Anwendungen werden neue maßgeschneiderte Aufarbeitungsverfahren zur Wertstoffabtrennung und Wertstoffaufreinigung entwickelt, skaliert und evaluiert.
Die Produktaufarbeitung und -konditionierung bestimmt maßgeblich die Effizienz der gesamten Prozesskette und wird am Fraunhofer CBP als Prozessschritt direkt in die Verfahrensentwicklung integriert.
Unser schrittweises Vorgehen umfasst die Konzeption und Auswahl geeigneter Verfahren, die Simulation und Modellierung der Trennaufgaben mittels ASPEN sowie deren Abbildung im Pilotmaßstab. Dabei wird die industrielle Umsetzbarkeit der Verfahren bereits im Labormaßstab bewertet und daraufhin optimiert.
Aus diesen Versuchen können wir unseren Partnern und Kunden Produktmuster für eine anwendungstechnische Charakterisierung zur Verfügung stellen.
Prozessbegleitend wird die stoffliche Zusammensetzung der Produktlösungen mittels maßgeschneiderter analytischer Methoden bewertet.
Biobasierte Furanderivate wie 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) besitzen insbesondere als biogene Bausteine für Polymeranwendungen eine immer größere Bedeutung. Das Fraunhofer CBP beschäftigt sich intensiv mit der Abtrennung und Aufreinigung von Furanderivaten aus Prozesswässern der hydrothermalen Umwandlung lignocellulosehaltiger Rohstoffe und wendet dabei verschiedene thermische, mechanische und physikalisch-chemische Trennverfahren an. Intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgten u. a. in den vom BMBF geförderten Projekten »KomBiChemPro« und »BBChem« sowie in dem von der EU geförderten Projekt »SteamBio«.
Zur Abtrennung der gelösten und ungelösten Inhaltsstoffe setzen wir Cross-Flow-Membrananlagen ein. Zielsetzung ist die Separation von Poly- und Monomeren bzw. die Reduzierung des Wasseranteils zur energetischen Optimierung des Aufreinigungsprozesses. Die Cross-Flow-Membranfiltration spielt zudem bei der Abtrennung temperaturempfindlicher Substanzen wie 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) und Ameisensäure eine bedeutende Rolle. Furfuralderivate lassen sich aus den Wässern auch erfolgreich mittels Rektifikation abtrennen, wie wir im Pilotmaßstab mit einem Durchsatz von 2,5 kg/h demonstrieren konnten. Untersuchungen zur Flüssig/Flüssig-Extraktion und Adsorption/Desorption zeigten eine gezielte Trennung der Carbonsäuren von den Furanderivaten. Hier konnten wir die prinzipielle Machbarkeit zur Abtrennung der Furanderivate aus Prozesswässern der hydrothermalen Umsetzung bis in den 100-Liter-Maßstab erfolgreich darlegen.
Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP