Die Kernprozesse, welche in der Pilotanlage zum Aufschluss von Lignocellulose abgebildet werden können, sind auf dem vereinfachten Anlagenschema gezeigt. Lignocellulose wird zunächst in einem 400 Liter großen Reaktor bei bis zu 200 °C aufgeschlossen, wobei sich Lignin und Hemicellulosen im Ethanol-Wasser-Gemisch lösen. Die zusätzlichen Tanks und Wärmetauscher der »Tankfarm« ermöglichen dabei eine effiziente Verdrängungswäsche des Aufschlussgutes bei Reaktionsbedingungen und die Rückgewinnung von Energie beim Aufschlussprozess. Aus der mit Lignin und Hemicellulosen angereicherten Aufschlusslösung wird Lignin durch Zugabe von Wasser oder Destillation des Ethanols ausgefällt, abfiltriert und nach einer Wäsche getrocknet. Aus dem Filtrat wird das eingesetzte Ethanol vollständig zurückgewonnen und es verbleiben die Hemicellulosen-Zucker. Der feste, faserige Rückstand des Aufschlusses wird vereinzelt und gewaschen, entwässert und im Bedarfsfall mit Enzymen versetzt und in speziell ausgelegten Rührreaktoren bei hoher Faserstoffkonzentration verzuckert. Nach einem Filtrationsschritt erhält man eine Glukoselösung, die zur Stabilisierung zu einem Sirup konzentriert wird.
Mit der erfolgreichen Übertragung des Organosolv-Aufschlusses in den Pilotmaßstab konnte in der zweiten Phase des vom BMEL geförderten Verbundvorhabens »Lignocellulose-Bioraffinerie« demonstriert werden, dass die chemische Nutzung von Holz nach dem Konzept einer Bioraffinerie im technischen Maßstab funktioniert. Die Pilotanlage wird nun im Rahmen internationaler und nationaler Forschungsprojekte genutzt, um das Verfahren weiter zu optimieren, die gewonnenen Zwischenprodukte in verschiedene Wertschöpfungsketten zu integrieren und letztendlich die industrielle Umsetzung der Technologie vorzubereiten.
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
