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 Neue Methode für sichere Herstellung von Nylon-Vorstufe
30.11.2018 | Universität Bielefeld

nachricht Selbstorganisierte, molekulare Monolagen für effiziente Perowskit-Solarzellen
26.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Im Focus: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

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

Außergewöhnliche Notoperation der Gefäßchirurgie am LMU-Klinikum München

17.12.2018 | Medizintechnik

Träge Miniroboter fliegen aus der Kurve

17.12.2018 | Physik Astronomie

Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

17.12.2018 | Physik Astronomie

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