Das FABIOLA™-Verfahren

Der von UNRAVEL-Partner ‘ECN>TNO’ entwickelte und patentierte Aceton-OrganoSolv-Aufschluss besitzt großes Potenzial, die chemische Fraktionierung verholzter Biomasse wie Weizen- und Maisstroh oder Laubhölzer wie Pappel, Buche und Birke in Wirtschaftlichkeit und Produktqualität entscheidend zu verbessern.

Insbesondere das durch FABIOLA™ gewonnene Lignin zeigt bemerkenswerte Eigenschaften, welche – verglichen mit Lignin aus anderen Aufschlussprozessen – die Nutzung in höherwertigen Produkten ermöglichen. Die hohe Zuckerausbeute aus der Hemicellulose-Fraktion, die während des Prozesses erreicht wird, steigert zusätzlich das Potenzial von FABIOLA™ für die industrielle Anwendung, da der gewonnene Zucker in Biotreibstoffe oder chemische Bestandteile für Bioplastik überführt werden kann. Der gewonnene Faserstoff kann in hohen Ausbeuten ebenfalls verzuckert werden oder zu Celluloseprodukten weiterverarbeitet werden.

Zusätzlich zu den verbesserten Produktqualitäten und gesteigerten Ausbeuten hat FABIOLA™ durch die einzigartige Kombination von moderaten Prozesstemperaturen und selektiven Lösungsmitteln das Potenzial, sowohl die Betriebskosten als auch den Energieverbrauch während der Aufbereitung verholzter Biomasse deutlich zu reduzieren.

Erste Scale-up-Ergebnisse beweisen die technische Durchführbarkeit von FABIOLA™ im Industriemaßstab

Ein entscheidender Schritt für die baldige industrielle Anwendung dieses vielversprechenden Fraktionierungsprozesses ist die Maßstabsvergrößerung vom Labor zu technischen Großanlagen.

Die Ergebnisse der Skalierungsversuche in der Fraunhofer CBP Pilotanlage beweisen, dass FABIOLA™ im industriellen Maßstab technisch umsetzbar ist. Zum ersten Mal konnte UNRAVEL nachweisen, dass die Produktausbeuten und -eigenschaften aus Laborversuchen auch im größeren Maßstab in der Pilotanlage erzielt werden können.

So wurden zum Beispiel bei Buchenholzhackschnitzeln, aufgeschlossen bei einem Flottenverhältnis Lösemittel/Holz (trocken) von 3,3 kg/kg, eine Auflösung der Hemicellulose von 92% (mit einer Umwandlung von 65% der Hemicellulose in monomere Zucker), eine Delignifizierung von 87% und eine 94%ige Ausbeute der Cellulose im Zellstoff erreicht. Die während des Verfahrens gewonnenen Zucker- und Ligninfraktionen werden zurzeit von den UNRAVEL-Industriepartnern bezüglich ihrer Eignung für hochwertige Produkte wie zum Beispiel biobasierte Baustoffe getestet.

Die nächsten Schritte

In den folgenden Monaten werden die Universität Strasbourg/CNRS und SOPREMA das gewonnene Lignin im Detail charakterisieren, falls nötig modifizieren und für industrielle Anwendungen wie PUR/PIR testen. Zucker werden zu organischen chemischen Plattformchemikalien wie Aceton und Xylonsäure fermentiert.

Weitere Skalierungsversuche sind für die Schritte der Vorextraktion geplant: Die wässrige Acetonlösung, die für die Fraktionierung genutzt wird, kann ebenso für die Vorextraktion von Biomasse verwendet werden. Das Entfernen der Extraktstoffe vor der Fraktionierung erhöht die Homogenität der Rohstoffe und die Reinheit der resultierenden Bioraffinerieprodukte. Darüber hinaus ermöglicht dieses neue Verfahren kommerziellen Bioraffinerien, flexibel mit verschiedenen Rohstoffen zu arbeiten, darunter land- und forstwirtschaftliche Reststoffe, Produktionsabfälle und Energiepflanzen. Dies erhöht die Verfügbarkeit preiswerter und nachhaltiger Rohstoffe und steigert, zusammen mit der kommerziellen Verwertung der Extrakte, die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Bioraffinerien.

Weiterhin wird das Max-Planck-Institut Magdeburg, ein weiterer Partner in UNRAVEL, ein vom Institut patentiertes Verfahren zur Fällung von Lignin aus OrganoSolv-Aufschlusslösungen an das FABIOLA™ Verfahren anpassen, um die Lignin-Ausbeute auf mindestens 95% zu erhöhen.

Die Daten, die während der Versuche in der Pilotanlage generiert wurden, werden im Rahmen von UNRAVEL genutzt, um eine vollständige techno-ökonomische Bewertung des FABIOLA™ Verfahrens im Industriemaßstab durchzuführen.