AVT - NGP² Bioraffinerie | RWTH Aachen

Dr.-Ing. Jörn Viell

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Forschungsthemen und Profil (mit Bezug zur Bioökonomie)

Die Effizienz der Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen in der Bioökonomie kann erst in einem technischen Maßstab beurteilt werden, der meist im Labor nicht realisiert werden kann. Das Ziel der NGP²-Bioraffinerie der Aachener Verfahrenstechnik ist daher die Darstellung von Prozessen basierend auf nachwachsenden Rohstoffen im technischen Maßstab. Es kann ein geschlossener Prozess von der Vorbehandlung, über die bio- und chemokatalytische Konversion bis zur Analyse und Separation der Produkte im Kilogramm-Maßstab realisiert werden. Gleichzeitig wird die Wiederverwendung der Einsatzstoffe demonstriert. Diese Demonstration ist Forschung zur Steigerung des Technologiereifegrads der Prozesse und erlaubt neben der Machbarkeit als (Gesamt-)prozess auch Studien zur Maßstabsübertragung in eine industrielle Anwendung. Dazu wird Prozessspektroskopie eingesetzt, um on-line Konzentrationen zu messen für einen Vergleich mit den Laborbedingungen. Darauf basierend können auch Regelungen und Optimierungen implementiert und untersucht werden. Die Versuchsdaten bilden weiterhin die Grundlage für verlässliche eine Einschätzung der Performanz von Prozessen mit nachwachsenden Rohstoffen in der Bioökonomie.

Forschungsschwerpunkte:

- Nutzung nachwachsender Rohstoffe für die Herstellung von Wertstoffen, z.B. funktionale Materialien, Energieträger, Chemikalien
- Bio- und chemokatalytische Konversionsverfahren mit Vorbehandlung, Umwandlung und Separation
- Prozesstechnologie zur Erhöhung von Ausbeute, Materialqualität und Robustheit
- Integration erneuerbarer Energie in Bioraffinerieprozesse
- Scale-up und Technologietransfer in den technischen Maßstab

Beiträge zum BioSC

Im BioSC können durch Nutzung der NGP² Bioraffinerie reale Rohstoffe zu Mustermengen verarbeitet werden. Die modularen Anlagen ermöglichen die durchgängige Konversion und Rückführung und Analyse der Kreislaufströme. Für die kollaborierenden Gruppen ergibt sich dadurch die realistische Zusammensetzung als Grundlage einer ökonomischen Bewertung. Mit den Mustermengen können Applikationstest durchgeführt werden und der Einfluss von unterschiedlichen regionalen Rohstoffen auf die Produktqualität und Prozessperformanz untersucht werden.

Die Verfahren und Prozesse für die Nutzung nachwachsender Rohstoffe müssen neu entwickelt werden. Dazu muss die Technologie den geänderten Bedingungen im Vergleich zu petrochemischen Verfahren Rechnung tragen. Die Wertstoffe liegen üblicherweise in niedrigerer Konzentration, in Wasser und als nicht-volatile Bestandteile vor. Ausgangsmaterial ist Biomasse, die stückig und deutlich heterogener als fossile Rohstoffe ist. Die Bioraffinerie muss daher die aktuelle Technologieentwicklung bei Aufschluss, Konversion und Separation demonstrieren können und forscht zur Integration in einen Gesamtprozess und Maßstabsübertragung.