Biogene Reststoffe zur Herstellung von

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1 BioBasis Biogene Reststoffe zur Herstellung von Grundchemikalien

2 BioBasis Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 2. Erhebung der biogenen Reststoffe in Ö 3. Technologien zur stofflichen Verwertung 4. Ökonomische Bewertung der möglichen Szenarien 5. Ergebnisse 6. Diskussion i Sabine Schellander, ÖGUT

3 1. Einleitung Sabine Schellander, ÖGUT

4 BioBasis Einleitung Sondierungsstudie im Rahmen der FTI-Initiative Intelligente Produktion, 1. Ausschreibung (FFG) Biogene Reststoffe zur Herstellung von Grundchemikalien Partner: Institut für industrielle Ökologie Institut für Umweltbiotechnologie; IFA Tulln, BOKU Österreichische Gesellschaft für Umwelt & Technik Sabine Schellander, ÖGUT

5 BioBasis Projektskizze Sabine Schellander, ÖGUT

6 2. Erhebung der biogenen Reststoffe in Ö Sabine Schellander, ÖGUT

7 BioBasis Reststofferhebung Erhebung der in Österreich anfallenden biogenen Reststoffe Methoden zur Erhebung & Berechnung Verortung Sabine Schellander, ÖGUT

8 BioBasis Reststofferhebung und Verortung Sabine Schellander, ÖGUT

9 BioBasis Reststoffquellen Biogener Reststoff Menge t Substratquelle Hefe ,6 Stärke Schlempe Stärke Rapskuchen Stärke (Zellulose) Molke Zucker Stroh Stärke Treber Stärke Schlachtabfälle Eiweiß Abfälle aus der Fleischverarbeitung Eiweiß Sabine Schellander, ÖGUT

10 3. Technologien zur stofflichen Verwertung Markus Neureiter, IFA Tulln (Boku)

11 BioBasis Technologien direkte stoffliche Nutzung (bei Reststoffen schwierig) Herstellung von Zwischenprodukten (Bausteinchemikalien, Schlüsselchemikalien) biotechnologische Verfahren chemische Umsetzung Fragestellungen: Welche Chemikalien haben ein entsprechendes Potential? Welche Reststoffe sind für welche Schlüsselchemikalien geeignet? Markus Neureiter, IFA Tulln (Boku)

12 BioBasis Auswahl von Schlüsselchemikalien Kriterien: Marktpotential Verfügbarkeit von Technologien / technische Umsetzbarkeit Anwendbarkeit für biogene Reststoffe Ausgewählte Schlüsselchemikalien: Fementativ ti Fumarsäure, Butanol, Butandiol, Succinat, PHAs, Milchsäure/PLA/Milchsäureethylester, 1,3-Propandiol, Pyruvat, 3-Hydroxypropionsäure, Glutamat Chemische Synthese Lävulinsäure, Hydroxymethylfurfural (HMF), Furandicarbonsäuren (FDCA) Markus Neureiter, IFA Tulln (Boku)

13 BioBasis Auswahl und Bewertung von Technologien - nicht/kaum erforderlich (Molke, Melasse) Vorbehandlung - mechanische Zerkleinerung - enzymatische Hydrolyse/Verzuckerung (stärkehaltige Reststoffe) - mechanische Zerkleinerung - thermischer/thermochemischer Aufschluss - enzymatische Hydrolyse/Verzuckerung (Lignocellulose) mikrobielle Fermentation Downstream- Processing - Zugabe von Nährstoffen (Aminosäuren/Peptide, Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente) - Sterilisation - Kultivierung (Vorkulturen, Hauptkultur) - Zellabtrennung (Zentrifugation, Filtration) - Produktreinigung (Destillation, Chromatographie, Membranverfahren, Extraktion,...) zusätzl. Reststoffe (TNP, Brauereihefe, Fermentationsrückstände) Markus Neureiter, IFA Tulln (Boku)

14 4. Ökonomische Bewertung der möglichen Szenarien Andreas Windsperger, IIÖ

15 BioBasis ökonomische Bewertung Erstellung eines Prozessmodells (in xls) zur ökonomischen Bewertung der Produktionsketten aus Reststoffströmen Das Modell beschreibt die folgenden Ströme bzw. Prozesse: Maischeverhältnis und Temperatur Enzymmenge und Preis Produktivität Ausbeute Reststoffe -menge -preis -transport Substratkonz. Verarbeitung Lagerung Zerkleinerung Maischen Hydrolyse Verzuckern Enzyme Säure Fermentation Zellabtrennung Produktpreis Produktabtrennung Produktreinigung Wassermanagement Andreas Windsperger, IIÖ

16 BioBasis ökonomische Bewertung Die Reststoffe werden für die Bewertung in 4 Substratgruppen zusammengefasst: NfE Zucker Zellulose Stärke Die Ergebnisse werden als Mengen & Kostenfaktoren dargestellt: Reststoffmengen, Produktmengen Rohstoffkosten, Betriebskosten, abgeschriebene Investition Produkterlöse, Überschuss Andreas Windsperger, IIÖ

17 5. Ergebnisse Andreas Windsperger, IIÖ

18 BioBasis Ergebnisse Andreas Windsperger, IIÖ

19 BioBasis Ergebnisse für zuckerhaltige Reststoffe 45% 40% Prodpreis 1,2 /kg Prodpreis 1,5 /kg Transportpreis 0,4 Reststoffpreis 170,12,25 Reststoffpreis 150, 10, 20 Reststoffpreis 140,8,15 Transportpreis 1 35% teil am Erlös Überschussant 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Vorbehandlung Temperatur in C Andreas Windsperger, IIÖ

20 BioBasis Ergebnisse für NfE-haltige Reststoffe 25% Überschussan nteil am Erlös 20% 15% 10% 5% Prodpreis 1,5 /kg Prodpreis 1,8 /kg Konvfaktor 0,8 Konvfakt 0,9 Transportpreis 1 Transportpreis 0,4 Reststoffpreis 220,100,60,50 Reststoffpreis 200,80,50,40 Reststoffpreis 180,60,40,30,, 0% 140,0 120,0 Vorbehandlung Temperatur in C Andreas Windsperger, IIÖ

21 BioBasis Ergebnisse Wesentliche Einflussfaktoren für die Wirtschaftlichkeit: Substratkonzentration Wassergehalt Reststoff-, Transport- und Enzympreis Maischeverhältnis Vorbehandlung Temperatur Produktausbeute und Produktivität Produktpreis Andreas Windsperger, IIÖ

22 6. Diskussion