Ziel der „Förderinitiative BioProFi“ des BMBF war es, durch innovative Projekte aus dem Bereich der Grundlagenforschung neue und weitergehende Impulse zur Nutzung und Verwertung von Biomasse zu geben. Es sollte die Wissensbasis geschaffen werden, um bestehende Technologien verbessern zu können und neue Prozessketten zu ermöglichen. Hierzu wurden explizit auch integrative Konzepte gezählt, welche die energetische und die stoffliche Biomassenutzung miteinander koppeln. Der ELAST2P-Verbund leistete substanzielle Beiträge zu vier der neun von BioProFi adressierten Prämissen:
Im Verbundvorhaben ELAST2P wurden die stofflichen und methodischen Grundlagen eines weitgehenden Aufschlusses und der Konversion von Biomasse für die integrierte stoffliche und energetische Verwertung erforscht. Von besonderer Bedeutung war die Untersuchung der Möglichkeiten einer lastabhängigen und sensorgestützten Steuerung zweistufiger Biogasprozesse. Deren grundsätzliche Realisierbarkeit konnte mit ELAST2P nachgewiesen werden. Die Erkenntnisse von ELAST2P ermöglichen ein tieferes Verständnis der wechselseitigen Beeinflussung von biochemischen und verfahrenstechnischen Prozessen. Die Einbindung der entwickelten Module in integrative, gekoppelte Wege der Biomassenutzung (Bioraffinerie-Konzepte) ist möglich und wird im Rahmen von anschließenden Entwicklungsprojekten vorangetrieben. Ziel des Teilprojektes 4 war die Untersuchung eines festen Gärrückstandes (Presskuchen) aus der Hydrolyse-Stufe eines zweistufigen Biogasprozesses bezüglich seiner energetischen oder stofflichen Verwertung zur Steigerung der Ressourcen- und Materialeffizienz. Hierzu wurden drei Strategien untersucht.
Strategie 1: Die Substitution von Wachstumssubstrat in der Pilzzucht von Lentinula edodes war bei der Einmischung von Presskuchen mit 40 oder 45 % und einer dadurch gesteigerten Fruchtkörperausbeute von 30 % (Test I) bzw. 25 % (Test II) am erfolgreichsten. Positiv bewertet wurde der Anstieg des Vitamin- und Aromengehaltes. Gärrückstände einer pflanzlichen Vergärung von Biomasse können demnach Wachstumssubstrate in der industriellen Pilzzucht partiell ersetzen.
Strategie 2: Aus den Nebenprodukten der Pilzproduktion von Lentinula edodes sowie spanischen Wegschnecken wurden Enzympräparate für den Einsatz in der Biogasproduktion gewonnen und diese charakterisiert. Die Methanausbeute eines Presskuchens aus einer zwei-stufigen Maisvergärung konnte bei der Vergärung in einer zweistufigen Anlage durch eine Vorhydrolyse mit den genannten Pilzenzymen um 46 % gesteigert werden. Bei einstufigen Batchversuchen wurde die Methanausbeute von Heu und Stroh in Mischung durch Enzymeinsatz signifikant (15 %) erhöht. Durch eine Fenton- und Enzymbehandlung von Presskuchen aus einer zweistufigen Vergärung von Heu/Stroh wurden höhere Methanausbeuten in Batch-Versuchen im Vergleich mit den Ausbeuten der Mischung aus Heu und Stroh erzielt.
Strategie 3: Eine Extraktion von frei vorliegenden, phenolischen Komponenten aus Gärrückständen scheint bei den verwendeten Presskuchen wirtschaftlich nicht relevant zu sein.
Bioenergie – Prozessorientierte Forschung und Innovation (BioProFi) des BMBF
Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH (PTJ)
Dr. Stefan Köhler, Dr. Ulrike Schimpf
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