Ein an der A alto-Universität in Finnland entwickeltes Verfahren ermöglicht die Verwendung von Mikroben zur Herstellung von für Biokraftstoff geeigneten Butanol und anderen Industriechemikalien aus Holzbiomasse.
Butanol eignet sich besonders gut als Kraftstoff, da es nicht wasserlöslich ist und einen höheren Energiegeh alt als Ethanol hat.
Die am häufigsten verwendeten Rohstoffe in der Butanolherstellung sind bisher Stärke und Rohrzucker. Im Gegensatz dazu war der Ausgangspunkt in der Studie der A alto-Universität, nur Lignozellulose, auch bekannt als Holzbiomasse, zu verwenden, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion steht.
Ein weiterer neuer Durchbruch in der Studie ist die erfolgreiche Kombination moderner Zellstoff- und Biotechnologie. Finnlands fortschrittliche Forstindustrie bietet besonders gute Möglichkeiten, diese Art von Bioprozessen zu entwickeln.
Holzbiomasse besteht aus drei Grundstoffen: Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Von diesen dreien können Zellulose und Hemizellulose als Nahrungsquelle für Mikroben in Bioprozessen verwendet werden. Neben der Zellulose entsteht beim Kraft-Verfahren, das derzeit in der Zellstoffherstellung eingesetzt wird, Schwarzlauge, die bereits heute als Energiequelle genutzt werden kann. Es ist jedoch nicht für Mikroben geeignet. In der Studie wurde der Aufschlussprozess so verändert, dass neben Zellulose auch die anderen Zucker unversehrt bleiben und somit als Rohstoff für Mikroben genutzt werden können.
Wenn Holzbiomasse in einer Mischung aus Wasser, Alkohol und Schwefeldioxid gekocht wird, werden alle Bestandteile des Holzes – Zellulose, Hemizellulose und Lignin – in saubere Fraktionen getrennt. Die Zellulose kann zur Herstellung von Papier, Nanozellulose oder anderen Produkten verwendet werden, während die Hemizellulose ein effizienter mikrobieller Rohstoff für die chemische Produktion ist. Der Vorteil dieses neuen Verfahrens liegt also darin, dass keine Teile des Holzzuckers verschwendet werden.
Nach den EU-Vorgaben muss bis 2020 jeder Kraftstoff 10 Prozent Biokraftstoff enth alten. Ein klarer Vorteil von Butanol besteht darin, dass dem Kraftstoff ein erheblich hoher Prozentsatz – mehr als 20 Prozent Butanol – beigemischt werden kann, ohne dass dies erforderlich ist Änderungen an bestehenden Verbrennungsmotoren vornehmen. Die Stickstoff- und Kohlenstoffemissionen eines Kraftstoffmix mit mehr als 20 Prozent Butanol sind deutlich geringer als bei fossilen Kraftstoffen. Beispielsweise entstehen bei der unvollständigen Verbrennung von Ethanol in einem Motor flüchtige Verbindungen, die die Geruchsbelästigung in der Umgebung erhöhen. Schätzungen zufolge würde die Kombination einer Butanol- und Zellstoffanlage zu einer modernen Bioraffinerie erhebliche Synergievorteile in Bezug auf die Energienutzung und die Biokraftstoffproduktion bieten.
Das von der A alto University durchgeführte Projekt ist Teil des BioRefine-Programms von Tekes. Tekes ist die finnische Förderagentur für Technologie und Innovation.
Das Biorefine-Programm entwickelt neue Kompetenzen auf der Grundlage nationaler Stärken und im Zusammenhang mit der Veredelung von Biomasse. Das Gesamtziel des Projekts besteht darin, den Veredelungswert von Waldreststoffen zu erhöhen, die beispielsweise nicht im Zellstoffprozess verwertet werden können. Die Forschung wurde von Professor Aadrian van Heiningen und Tom Granström und einer Gruppe von Forschern an der A alto-Universität entwickelt.
Ergebnisse der Erkenntnisse wurden in wissenschaftlichen Zeitschriften wie Bioresource Technology veröffentlicht. Die entwickelte Technologie wurde patentiert.
