Zusammenfassung

Für die wirtschaftliche Umsetzung biomassebasierter Prozesse zur Herstellung von hochwertigen Produkten müssen drei Herausforderungen adressiert werden: Die mögliche Produktpalette muss erweitert, die Trennverfahren zur Gewinnung der Produkte müssen verbessert und die katalytischen Schritte müssen robust und effizient gestaltet werden. Um diese Ziele zu erreichen, müssen alle Prozessschritte integriert betrachtet werden, um Synergien zu nutzen. Die Skalierbarkeit des auf Biomasse basierenden Prozesses muss bewertet und der Prozess gegebenenfalls angepasst werden, um im industriellen Maßstab tatsächlich relevant zu werden. In Eco-T-REX wird ein ganzheitliches Verfahren zur Herstellung von biobasierten Mono- und Polymeren entwickelt, bei dem drei Prozessschritte miteinander gekoppelt sind. In einem ersten Schritt werden C4-Komponenten wie 2,3-Butandiol (2,3-BDO) aus Zucker fermentativ hergestellt. Der Fokus liegt dabei auf der möglichst selektiven Produktion der Zielkomponenten sowie der Stammentwicklung, um weitere C4-Derivate wie Butanal fermentativ zugänglich zu machen und die biobasierte Synthese im Sinne der Bioökonomie zu erweitern. Um die biotechnologisch hergestellten Produkte wie 2,3-BDO effizient aus dem verdünnten wässrigen Medium abzutrennen, werden neuartige grüne Lösungsmittel (Terpenoide) zur Extraktion eingesetzt. Diese bieten besonders gute Extraktionseffizienzen in Kombination mit Vorteilen in der nachgeschalteten destillativen Aufarbeitung, sodass die Zielprodukte mit geringem Energieaufwand sauber als zellfreie Kopfprodukte der Destillation gewonnen werden können. Die Weiterverarbeitung der für die Polymerisation gewonnenen Monomere ist hauptsächlich vom Katalysator und den Reaktionsbedingungen abhängig. Im Falle der biobasierten Herstellung der Monomere müssen diese nun spezifisch an die neuen Bedingungen (z.B. Nebenkomponenten) angepasst werden, um Polymere mit geeigneten physiochemischen Eigenschaften herstellen zu können. Diese ganzheitliche Prozessentwicklung wird von wirtschaftlichen Faktoren wie der Skalierbarkeit des Prozesses und der techno-ökonomischen Analyse der Prozessschritte geleitet, um schließlich zu einem tatsächlich realisierbaren Prozess zu gelangen. Dieser wird im Rahmen von Eco-T-REX auch in skalierter Form als Proof-of-Concept demonstriert.

BOOST FUND 2.0 Projektleiter

Dr. Sascha Stark
IEK-STE – Systemforschung und Technologische Entwicklung
Forschungszentrum Jülich
email: sa.stark[at]fz-juelich.de

Partner

Prof. Lars M. Blank, iAMB – Institut für angewandte Mikrobiologie, RWTH Aachen
Prof. Sonja Herres-Pawlis, Bioanorganische Chemie, RWTH Aachen
Prof. Andreas Jupke, AVT.FVT – Fluidverfahrenstechnik, RWTH Aachen
Dr. Wilhelm Kuckshinrichs, IEK-STE – Systemforschung und Technologische Entwicklung, Forschungszentrum Jülich

Projektlaufzeit

01.01.2024 - 31.12.2026

Förderung

Eco-T-REX ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und wird vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.