Clariant präsentiert sunliquid®

Im Folgenden stellen wir Ihnen die sunliquid®-Technologie der Clariant Produkte (Deutschland) GmbH zur Herstellung von Zellulose-Ethanol vor.

Um nicht auf potentielle Nahrungsmittel zurückgreifen zu müssen, verfolgen moderne Bioraffinerie-Konzepte die Herstellung von Bio-Ethanol aus Lignozellulose-haltigen Nachwachsenden Rohstoffen, wie z. B. Agrarreststoffen. Ein Beispiel für einen solchen Reststoff ist Stroh, welches bei der Getreideproduktion anfällt und weltweit in großen Mengen verfügbar ist. Die bisherigen biokatalytischen Methoden zur Umwandlung der Zellulosen und Hemizellulosen in ihre Zuckerbestandteile führten allerdings nicht zu einer wirtschaftlich rentablen Produktion von Bioethanol.

Mit dem neu entwickelten sunliquid®-Verfahren der Clariant ist dies jetzt sowohl technisch als auch ökonomisch möglich. Dieser neuartige Prozess integriert u. a. die Produktion speziell optimierter Hydrolasen und ein neuartiges Verfahren zur Ethanolaufreinigung auf einer energie- und kosteneffizienten Basis. Das Substrat spielt dabei nur eine untergeordnete Rolle, denn das Verfahren kann innerhalb kurzer Zeit auf verschiedene Rohstoffe, wie Getreide- oder Maisstroh, Bagasse oder Miscanthus u. a. angepasst werden.

Die sunliquid®-Technologie im Videostream

Das sunliquid®-Verfahren

Nach der Vorbehandlung des Ausgangsstoffes zur Öffnung der Lignozellulosestruktur werden prozess-integriert hergestellte Enzyme zugegeben, die das Substrat hoch effizient (hohe Ausbeuten und kurze Reaktionszeiten) zu Zuckermonomeren hydrolysieren. Eine anschließende Fermentation durch einen optimierten Hefenstamm, der simultan C5- und C6-Zucker zu Ethanol vergärt, liefert bis zu 50 Prozent mehr Ethanol im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die nur C6-Zucker verwerten können.

Die Clariant betreibt seit Februar 2009 am Forschungsstandort in München eine erste Pilotanlage zur Produktion von Zellulose-Ethanol. Im Juli 2012 wurde in Straubing eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 1000 Tonnen Ethanol pro Jahr in Betrieb genommen. Die Realisierung erster Produktionsanlagen im industriellen Maßstab (50.000 – 150.000 Tonnen Ethanol/Jahr) wird für 2013/2014 anvisiert.

Das sunliquid®-Verfahren, schematisch. Quelle: Clariant Produkte (Deutschland) GmbH, vormals Süd-Chemie AG
Das sunliquid®-Verfahren, schematisch. Quelle: Clariant Produkte (Deutschland) GmbH, vormals Süd-Chemie AG


Das EU-Projekt SUNLIQUID

Seit April 2014 arbeiten unter der Koordination von Clariant Produkte (Deutschland) GmbH fünf weitere Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Österreich und Ungarn am EU-Projekt SUNLIQUID. Die Expertise des SUNLIQUID-Konsortiums deckt die gesamte Wertschöpfungskette zur Herstellung von Zellulose-Ethanol ab - von der Beschaffung des Rohstoffs bis hin zur Vermarktung des Produkts. Das EU-Projekt SUNLIQUID will durch den Bau und Betrieb einer Großanlage die wirtschaftliche Produktion von Zellulose-Ethanol mit der sunliquid®-Technologie im kommerziellen Maßstab demonstrieren.

Das Projekt ist ein entscheidender Schritt, um die innovative sunliquid®-Technologie im europäischen Markt zu etablieren. Der dabei erzeugte Biokraftstoff hat das Potenzial, den Weg zu einer nachhaltigeren, klimafreundlicheren Treibstoffversorgung in Europa zu ebnen.

Die Projektpartner sind: Clariant Produkte (Deutschland) GmbH, BayWa AG, Energieinstitut Linz, ExportHungary, IBB Netzwerk GmbH und Bayerische Forschungsallianz GmbH.

Das Projekt SUNLIQUID wird von der Europäischen Union im Zuge des 7. Rahmenprogramms für Forschung, technologische Entwicklung und Demonstration gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. 322386 gefördert.
Weitere Informationen finden Sie im Projektflyer.


Vorteile von Zellulose-Ethanol gegenüber Biokraftstoffen der ersten Generation

Zur Bioethanolproduktion der ersten Generation zählen jene Verfahren, die auf landwirtschaftliche Erzeugnisse wie Zuckerrohr, Mais, Weizen und Zuckerrüben als Basis zur Herstellung von Bioethanol angewiesen sind. Die Produktion von Zellulose-Ethanol verwendet dagegen nur die nicht essbaren Rest- bzw. Abfallstoffe der Landwirtschaft. Die Vorteile liegen auf der Hand:

1. Das CO2-Einsparungspotenzial ist höher als bei Biokraftstoffen der ersten Generation:

  • kein gesonderter Rohstoffanbau → keine zusätzlichen Treibhausgasemissionen, z. B. durch das Trockenlegen von Torfmoorwäldern für neue Landflächen
  • effizientere Rohstoffnutzung → auch Pflanzenreste können verwertet werden
  • effizientere Ethanolherstellung → C5- & C6-Zucker sind verwendbar.

2. Es besteht keine Konkurrenz zwischen Kraftstoff und Lebensmitteln („Tank vs. Teller“-Diskussion)

3. Keine direkte oder indirekte Landnutzungsänderung:

(ILUC = „Indirect Land Use Change“ = i. d. R. negative Auswirkungen auf die Umwelt, die durch die Änderung der Landnutzung, z. B. der vermehrte Anbau von Energiepflanzen wie Soja oder Ölpalmen, indirekt entstehen können)

Kraftstoffarten und Emissionen
Kraftstoffarten und Emissionen


Rohstoffpotential in Europa und Deutschland

Die Gesamtmenge der weltweit von der Natur produzierten Biomasse beläuft sich auf ca. 160 Milliarden Tonnen jährlich, rund drei Viertel davon sind Zellulose und Hemizellulosen. Dagegen besteht nur ein sehr geringer Teil (1,1 Prozent) aus Mono- und Discchariden bzw. Stärke. Ein industriell einfach nutzbarer Teil ist beispielsweise Getreidestroh, das als Nebenprodukt in der Landwirtschaft entsteht. In Europa wurden im Jahr 2008 ca. 294 Millionen Tonnen Getreidestroh produziert, in Deutschland belief sich die Menge im Jahr 2010 auf 35,4 Millionen Tonnen. Wirtschaftlich genutzt wird davon derzeit nur ein geringer Anteil. » Zwei interessante Rechenbeispiele

Gesetzliche Regelungen: RED, FQD und BImSchG

Die EU und Deutschland haben sich ehrgeizige Ziele zur Verringerung der Treibhausgasemissionen gesetzt, welche mit Bioethanol der ersten Generation nicht erfüllt werden können. Gründe dafür sind einerseits der gesteigerte Landflächenverbrauch für den Rohstoffanbau, andererseits müssten die Mischungsverhältnisse (Biokraftstoff : fossiler Kraftstoff) viel höher sein. Nicht zuletzt werden durch die verstärkte Nutzung im Treibstoffsektor auch höhere Weizen- und Zuckerpreise befürchtet.

Dadurch wird die Herstellung von Bioethanol aus Lignozellulosehaltigen Rohstoffen eine erstrebenswerte Methode erneuerbare Energien zu nutzen und ist inzwischen mit dem sunliquid®-Verfahren auch wirtschaftlich rentabel. » Details der gesetzlichen Regelungen

Lignozellulosehaltige Rohstoffe in verschiedenen Regionen der Welt.
Lignozellulosehaltige Rohstoffe in verschiedenen Regionen der Welt.