Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alternative Kraftstoffe: Kostengünstig und klimafreundlich aus dem Bioethanol-Reaktor

28.10.2015

Wissenschaftler der Universität Hohenheim entwickeln neues kontinuierliches Verfahren zur effizienten Bioethanol-Herstellung / Ein Werkstattbericht

Biokraftstoffe könnten bis zu 20 Prozent des Treibstoffbedarfs der Menschen decken. Dass dies auch klimafreundlich, wirtschaftlich und ohne Tank-Teller-Diskussion geschieht, will ein Forschungsprojekt der Universität Hohenheim ermöglichen.

Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Ralf Kölling-Paternoga forschen an einem kontinuierlich arbeitenden Bioethanol-Reaktor, der die bisherigen Schwächen der Biokraftstoff-Produktion beheben soll. Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) unterstützt das Projekt mit gut 350.000 Euro. Damit zählt es zu den Schwergewichten der Forschung an der Universität Hohenheim.

Bioethanol – Treibstoff aus nachwachsenden Rohstoffen, klimaneutral und damit eine gute Alternative zu fossilen Brennstoffen. Soviel zur Theorie. In der Praxis ist die Bioethanol-Produktion bislang jedoch noch umstritten.

„Eine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion kann entstehen, wenn Ausgangsstoffe wie Getreide oder Zuckerrüben eingesetzt werden. Je nach Herstellungsprozess kann zudem die Klimabilanz relativ schlecht ausfallen. Verwendet man andere als die bislang üblichen Rohstoffe, ist die Produktion immer noch teuer und damit unwirtschaftlich“, umreißt Prof. Dr. Kölling-Paternoga von der Universität Hohenheim die Hindernisse.

Der Biotechnologe arbeitet mit seinem Team am Fachgebiet Hefegenetik und Gärungstechnologie daran, gleich alle drei Probleme mit einem Streich zu lösen. Ihr Ziel ist ein kontinuierliches Verfahren mit genveränderten Hefen, das eine erheblich kostengünstigere Bioethanol-Produktion ermöglicht.

Als Ausgangsstoff setzen die Wissenschaftler Cellulose aus Reststoffen wie Stroh ein – das vermeidet die Konkurrenz zu Nahrungsmitteln und sorgt für eine gute Klimabilanz mit Einsparungen von 80 bis 90 Prozent gegenüber Benzin aus fossilen Quellen.

„Wir stellen uns eine Art Bioethanol-Reaktor vor, ähnlich wie bei Biogas. Ein möglichst einfaches System, in das man die Ausgangsstoffe auf einer Seite hineingibt und auf der anderen Bioethanol herauskommt“, veranschaulicht Prof. Dr. Kölling-Paternoga das Ziel des Forschungsprojektes.

Hefepilze mit Sonderzubehör

Cellulose zur Produktion von Bioethanol hat einen Nachteil: Sie ist schwer aufzuschließen. Bisher führt man eine Vorbehandlung mit Dampf, Druck und zugesetzten Enzymen durch, um den Zucker in den Pflanzen freizusetzen. Erst dann kann Hefe zugegeben werden, die den Zucker zu Alkohol umwandelt.

Dieses Batch-Verfahren ist umständlich und kostenaufwendig. Die Forscher wollen es deshalb erheblich vereinfachen. „Wir möchten mit gentechnischen Methoden Hefen herstellen, die selbst diese Enzyme produzieren“, erklärt Prof. Dr. Kölling-Paternoga.

Dafür etablieren sie auf den Hefepilzen sogenannte Mini-Cellulosomen – Anhänge auf der Zelloberfläche, die alle zum Cellulose-Abbau nötigen Enzyme beinhalten. In der Natur findet man derartige Cellulosome vor allem in einigen Bakterien. „Die Hefen können dann an die Cellulose andocken und in parallelen Prozessen die Cellulose abbauen und mit der Bioethanol-Produktion starten“, so der Experte.

Kontinuierliche Bioethanol-Produktion: Einfach und kostengünstig

Sein Institutskollege PD Dr. Thomas Senn will diese Hefen in einem kontinuierlichen System nutzen. Er arbeitet parallel zur genetischen Entwicklung an der technischen Umsetzung.

Ziel der Forscher ist ein Prototyp einer solchen kontinuierlich arbeitenden Anlage am Ende der drei Förderjahre. Sie soll Biokraftstoffe der 2. Generation produzieren, also hergestellt aus Stoffen, die nicht für den menschlichen Verzehr geeignet sind.

Keine Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion

Grundsätzlich könnten dazu unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. „Denkbar wären auch zum Beispiel Biomüll oder Energiepflanzen aus Agroforstsystemen“, erläutert Prof. Dr. Kölling-Paternoga. „Berechnungen zufolge könnte man unter optimalen Voraussetzungen weltweit rund die Hälfte des Bedarfs an Kraftstoffen mit Bioethanol aus Reststoffen decken.“

Entscheidend wird jedoch die marktwirtschaftliche Seite sein. „Momentan liegen die Produktionskosten für Cellulose-Ethanol über den Herstellungskosten für Benzin“, stellt Prof. Dr. Kölling-Paternoga fest. „Unser neues System dürfte die Kosten ganz erheblich senken und die Effizienz steigern.“

Hintergrund des Forschungsprojektes

Das Projekt „Entwicklung eines kontinuierlichen Prozesses zur Herstellung von Cellulose-Ethanol auf der Basis von Cellulosom-Hefen“ ist auf drei Jahre ausgelegt und startete am 1.1.2015. Mit einer Summe von gut 350.000 Euro wird die Forschung an der Universität Hohenheim von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert. Damit gehört es zu den Schwergewichten der Forschung an der Universität Hohenheim.

Hintergrund: Schwergewichte der Forschung

Rund 30 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universität Hohenheim 2014 für Forschung und Lehre. In loser Folge präsentiert die Reihe „Schwergewichte der Forschung“ herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 250.000 Euro bei den Experimental- bzw. 125.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften.
Text: Elsner / Klebs

Kontakt für Medien:
Prof. Dr. Ralf Kölling-Paternoga, Universität Hohenheim, Fg. Hefegenetik und Gärungstechnologie
Tel.: 0711/459-22310, E-Mail: ralf.koelling@uni-hohenheim.de

Florian Klebs | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-hohenheim.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Projekt CeGlaFlex: Hauchdünne, bruchsichere und biegsame Keramik und Gläser
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Löschbare Tinte für den 3-D-Druck
24.04.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie