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 Mit optimierten Logistikprozessen Energieeinsatz und CO2-Ausstoß reduzieren
22.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

nachricht Elektrosynthese von Alkoholen energieeffizienter gestalten
18.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hohlraum vermittelt starke Wechselwirkung zwischen Licht und Materie

Forschern ist es gelungen, mithilfe eines mikroskopischen Hohlraumes eine effiziente quantenmechanische Licht-Materie-Schnittstelle zu schaffen. Darin wird ein einzelnes Photon bis zu zehn Mal von einem künstlichen Atom ausgesandt und wieder absorbiert. Das eröffnet neue Perspektiven für die Quantentechnologie, berichten Physiker der Universität Basel und der Ruhr-Universität Bochum in der Zeitschrift «Nature».

Die Quantenphysik beschreibt Photonen als Lichtteilchen. Will man ein einzelnes Photon mit einem einzelnen Atom interagieren lassen, stellt dies aufgrund der...

Im Focus: A cavity leads to a strong interaction between light and matter

Researchers have succeeded in creating an efficient quantum-mechanical light-matter interface using a microscopic cavity. Within this cavity, a single photon is emitted and absorbed up to 10 times by an artificial atom. This opens up new prospects for quantum technology, report physicists at the University of Basel and Ruhr-University Bochum in the journal Nature.

Quantum physics describes photons as light particles. Achieving an interaction between a single photon and a single atom is a huge challenge due to the tiny...

Im Focus: Freiburger Forschenden gelingt die erste Synthese eines kationischen Tetraederclusters in Lösung

Hauptgruppenatome kommen oft in kleinen Clustern vor, die neutral, negativ oder positiv geladen sein können. Das bekannteste neutrale sogenannte Tetraedercluster ist der weiße Phosphor (P4), aber darüber hinaus sind weitere Tetraeder als Substanz isolierbar. Es handelt sich um Moleküle aus vier Atomen, deren räumliche Anordnung einem Tetraeder aus gleichseitigen Dreiecken entspricht. Bisher waren neben mindestens sechs neutralen Versionen wie As4 oder AsP3 eine Vielzahl von negativ geladenen Tetraedern wie In2Sb22– bekannt, jedoch keine kationischen, also positiv geladenen Varianten.

Ein Team um Prof. Dr. Ingo Krossing vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Freiburg ist es gelungen, diese positiv geladenen...

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

13. Aachener Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung – »Collaborate to Innovate: Making the Net Work«

22.10.2019 | Veranstaltungen

Serienfertigung von XXL-Produkten: Expertentreffen in Hannover

22.10.2019 | Veranstaltungen

Digitales-Krankenhaus – wo bleibt der Mensch?

21.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

13. Aachener Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung – »Collaborate to Innovate: Making the Net Work«

22.10.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Studenten entwickeln einen Koffer, der automatisch auf Schritt und Tritt folgt

22.10.2019 | Innovative Produkte

Chemikern der Universität Münster gelingt Herstellung neuartiger Lewis-Supersäuren auf Phosphor-Basis

22.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics