Kann man in Brennereien anderes als Bioethanol herstellen?

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1 Kann man in Brennereien anderes als Bioethanol herstellen? von Dr. Ulrich März ECO SYS GmbH, Schopfheim Brennertag Zentrum für nachwachsende Rohstoffe NRW im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse Brennerei: Grundlegende Struktur Brennerei Fermentation Destillation Brennereistruktur in Deutschland: Im Verhältnis zu typischen Fermentationsoder Destillationsbetrieben viele Einzelunternehmen mit überwiegend kleinen Einheiten 2 1

2 Fermentation : Globale duktion und in Deutschland, 2008 Deutschland Global Bioethanol 88% Antibiotika 1% Andere 1% Aminosäuren 4% Hefe 4% Organische Säuren 2% Bioethanol 85% Hefe 5% Feinchemie 10% 2 Mio. t Kohlenhydrate 120 Mio. t Kohlenhydrate 3 Fermentation: Konsum von Fermentationsprodukten in und Import nach Deutschland, 2008 dukt Organische Säuren Zitronensäure Milchsäure Andere Aminosäuren Andere Feinchemikalien Ethanol Konsum (1.000 t) Netto Importe (1.000 t) Hohe Nachfrage geringer Selbstversorgungsgrad 4 2

3 Fermentation: Mikroorganismen und duktbeispiele Pilze Vitamin C Zitronensäure Penicillin Riboflavin Bakterien Aminosäuren (Lysin, Glutaminsäure, Asparaginsäure) Milchsäure Enzyme pandiol Essigsäure Gluconsäure Butanol/Aceton Bäcker-, Futter-, Diätund Mineralhefen Ethanolhefe Insulin Astaxanthin Beta-Karotin 5 Fermentation: Anforderung von Mikroben an Technik und zessführung Bakterien und Pilzen Sterilisierbare Fermenter, Präzise Gasdosierung, Rührwerk, Temperatur- und Drucksteuerung, Kontinuierliche Nährstoffzuführung, Substratspezifität Einfache Sterilisierung ausreichend, Flexibilität in Fermenterführung (Temperatur- und Druckschwankungen), Flexibilität in Substrat. Ausnahme: Bakterien für Fermentation von Essigsäure und Butanol/Aceton Bei gegebener, grundlegender Technik und Know-how erscheint Fermentation von, Essigsäure oder Butanol am ehesten als Alternativen zur EOH duktion 6 3

4 Fermentation: und duktpotentiale Bäckerhefen Bierhefen EOH & Spezialhefen Trocken D30 Direktanwendung Hefeextrakt Substrat Organische Metallhefen Autolysate Geschmacksverstärker Lebensmittel Fütterung Fermentationsstarter 7 Fermentation: - Einfache Grundprodukte technisch machbar Know-how verfügbar Markt für Hefederivate vorhanden und wachsend Markt für Frischhefe gesättigt Aufarbeitungs- und Vermarktungspartner für Hefederivate notwendig Keine Nutzung der Destillationseinrichtung/ggf. Neubau von Trocknungseinrichtung Umfassende Machbarkeitsstudie 8 4

5 Fermentation: Butanol - Traditioneller und robuster zess produziert Butanol und Aceton Bekannte zessführung bis 1960 in Deutschland installiert Hohes Interesse an Fermentationsbasierendes Butanol als zukünftige Bioplattformchemikalie zesserfahrungen mehr als 40 Jahre zurück; keine Anlagen aktuell in Betrieb, aber Pilotanlage in UK am Aufstarten Umwandlung von nichtgewünschtem Aceton in Butanol möglich aber Verfahren nicht Industriereif (Konzept: Uni Rostock/ FNR) Aktuelle Herstellung von Butanol aus Erdöl; starker Wettbewerb Hoher Einfluss von Skaleneffekten auf Herstellungskosten Förderungs- und Entwicklungsprojekt für stoffliche Nutzung von Kohlenhydraten: Machbarkeitsstudie und Förderkonzept 9 Fermentation: Essigsäure - Technisch machbar Know-how verfügbar Markt für spezielle Lebensmittelformulierungen vermutlich vorhanden Konzentrierte Essigsäure: Großtechnische Plattformchemikalie Lebensmittelanwendungen durch vielfältige Essigsäureprodukte weitgehend abgedeckt. Einstufige Essigsäurefermentation möglich, Verfahren vorhanden aber noch nicht industriell realisiert Keine Priorität 10 5

6 Destillation: dukte, die grundsätzlich für einstufige Destillationen geeignet sind Gruppe Flüchtige Alkohole Aldehyde Ester Terpene Flüchtige Säuren Beispiel Methanol Butanol panal, Hexanal, Isobutanal Methylpropionsäureester Essigsäure- Methylester Geraniol Buttersäure Kommentar Großtechnische, synthetisch hergestellte Plattformchemikalie, hoher Preisdruck, giftig Plattformchemikalie mit Fermentationshistorie; zunehmenden Interesse als Treibstoff und in Form von Butandiol als Kunststoffrohmaterial, giftig und Patentproblem für Butandiol Steigende Nachfrage nach natürlichen Aromen und Duftstoffen; aktuelle Herstellung überwiegend chemische Synthese Wer will dieses dukt herstellen? 11 Destillation: Aromen - Zunehmende Nachfrage nach natürlichen Aromen HARIBO-Effekt Einige Fruchtaromen mit existierender Ausrüstung technisch herstellbar Anwendung von existierendem Know-how Technologie- und Vermarktungspartner notwendig Anforderungen and Qualität, Zertifizierung etc. hoch Marktentwicklung schwer einschätzbar da aktuell fast ausschließlich synthetische Fruchtaromen verwendet werden Umfassende Machbarkeitsstudie 12 6

7 Zusammenfassung: Schwerpunkte in Machbarkeitsstudien Butanol Aromen Detaillierte Untersuchung der Machbarkeit Synergien/ Verbundoptionen Betriebswirtschaft duktform und Vermarktung Integration mit Technologie-/ Vermarktungspartner Technik/ Konversion Organisationsmodell Förderungsoptionen 13 7