Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Durch den Lignocellulose-Aufschlussprozess erhält man die (feste) Cellulosefaser und den Überstand der Aufschlusslösung, die unter anderem Hemicellulose erhält.
Im nächsten Schritt erfolgt die Gewinnung der monomeren Zucker aus Cellulose bzw. Hemicellulose. Dazu werden Enzymmischungen aus Cellulasen bzw. Hemicellulasen eingesetzt, die synergetisch Cellulose und Hemicellulose in die enthaltenen Zuckerarten (Glucose bzw. Xylose) spalten.
Leisttungsstarker Rührreaktor für Hydrolyse von Cellulose und Hemicellulose zu monomeren Zuckern
Die gleichmäßige Vermischung der Enzyme in der Pulpemasse ist dabei für eine optimale Raum-Zeit-Ausbeute des Hydrolyse-Prozesses von großer Bedeutung. Um dies zu gewährleisten haben wir am Fraunhofer IGB ein leistungsstarkes Rührreaktorsystem entwickelt, das sich durch die besondere Rührer-Geometrie auszeichnet und sich dadurch zur Durchmischung von Cellulose-Faserpulpe mit bis zu 20 Prozent Feststoffanteil eignet. Auf diese Weise konnten wir Ausbeuten von > 100 g/kg Glukose erreichen. Bei einer minimalen Enzymdosierung konnte eine maximale Ausbeute von 70 Prozent über 48 Stunden erreicht werden.
Im Anschluss erfolgte die Auslegung und der Bau des Reaktors für die Pilotanlage in Leuna am Fraunhofer CBP.
Einsatzgebiete lignocellulosebasierte Zucker
Die erhaltenen Zuckerlösungen eignen sich für unterschiedliche Anwendungen. Glukose kann beispielsweise von einer Vielzahl an Mikroorganismen in Fermentationen als Substrat verwertet werden.
Auch die hemizellulosereiche Aufschlusslösung kann zur Fermentation von bestimmten Mikroorganismen verwendet werden, was ebenfalls Teil der Arbeiten am Fraunhofer IGB darstellte. Die Aufschlusslösung kann durch den Aufschlussprozess toxische Abbauprodukte enthalten, die vor deren Verwertung entfernt werden müssen.