Forschen • Ausbilden • Vernetzen
Für eine nachhaltige Bioökonomie

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Für eine nachhaltige Bioökonomie
Foto: Fotolia

Fokusthemenfeld “Integrierte Bioraffinerien für nachhaltige Prozesse und Produkte“

Die Entwicklung von Bioraffineriekonzepten und -systemen, in denen Bereitstellung von Biomasse und deren Umwandlung in Produkte integriert sind, stellen ein Kernelement für die Transformation von einer erdölbasierten Ökonomie zur Bioökonomie dar. Dabei müssen viele verschiedene biobasierte Rohstoffe nutzbar gemacht werden: Eigens angebaute Pflanzen für energetische beziehungsweise stoffliche Nutzung, die gegebenenfalls durch Züchtung für die spätere Nutzung verbessert worden sind, aquatische Pflanzen, Abfallstoffe beziehungsweise Nebenströme aus der Landwirtschaft, der Lebensmittelindustrie und Forstwirtschaft sowie Reststoffe aus der Papierindustrie. Bei der Verwendung von Energie- beziehungsweise Stoffpflanzen sind mehrjährige Pflanzen möglicherweise zu bevorzugen, wenn diese auf ansonsten nicht genutzten, für die landwirtschaftliche Gewinnung von Nahrungsmitteln ungeeigneten mageren Böden entsprechende Erträge liefern können.

Eine Bioraffinerie muss nicht nur eine breitere und variablere Spanne an Edukten verarbeiten können als konventionelle Rohölraffinerien. Vielmehr müssen völlig neue Prozesse und Verfahren entwickelt werden. Während in etablierten petrochemischen Verfahren die Rohstoffe in organischen Lösungsmitteln bei oft hohen Temperaturen umgewandelt werden, erfordern die Bestandteile von Biomasse Umwandlungsprozesse bei niedrigen Temperaturen in elektrolythaltigen Lösungsmitteln. Biotechnologische Prozesse zur Herstellung von Plattformchemikalien benötigen große Mengen an Hilfsstoffen und Wasser. Um ein Skalieren in den Produktionsmaßstab zu ermöglichen, werden Techniken zur möglichst vollständigen Rückführung von Lösungsmitteln, Katalysatoren und Prozesswasser innerhalb einer Bioraffinerie benötigt. Für Reststoffe aus der verarbeiteten Biomasse wie Mineralien oder organische Reststoffe müssen Möglichkeiten für eine Rückführung in Stoffkreisläufe geschaffen werden beispielsweise als landwirtschaftlicher Dünger.

Projektbeispiele

Foto: iStock

AP3 - Advanced Pulping for Perennial Plants: A holistic and sustainable integrated lignocellulose biorefinery concept
April 2017 - Dezember 2020

Foto: iStock

HyImPAct - Hybrid processes for Important Precursor and Active pharmaceutical ingredient
Januar 2018 - September 2021

Foto: iStock

Bio² - Integration of next generation biosurfactant production into biorefinery processes
Mai 2017 - Dezember 2020

Foto: iStock

BEProMod - Incremental multi-scale and multi-disciplinary Modeling of Processes in Bioeconomy
Juli 2014 - Juni 2017

 

Foto: G. Noga, Universität Bonn

InducTomE - Induction of secondary metabolites in tomato by-products for extraction and economic evaluation of the model process
November 2015 - Dezember 2017

Foto: Kira Müntjes, Institut für Mikrobiologie, HHU Düsseldorf

PectiLyse - Activation of intrinsic enzymes for degradation of plant biomass side-streams
November 2015 - Oktober 2017

Foto: Raj et al. 2014

BIOExpresSPro - Research and technology platform for the identfication, production, secretion and optimization of enzymes
Januar 2014 - Dezember 2016

UstiLyse
01/14 – 12/14

 

 

Improving plant biomass conversion by Ustilago maydis for sustainable production of platform chemicals

 

 

Mikrobiologie (HHU)
Mikrobiologie (RWTH)

 

EnZIP
01/14 – 12/15

 

 

Enzymatische Zellwandmodifikation in Pflanzen zur verbesserten Biomassenutzung

 

 

Molekulare Biotechnologie, Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)
Biochemie II (HHU)
Pflanzenwissenschaften (FZJ)

 

GLUFACT
01/14 – 12/16

 

 

Gluconobacter-Factory: Strains and processes for stereoselective oxidative conversion of renewable carbon sources to industrial products

 

 

Systemische Mikrobiologie (FZJ)
Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)

 

BIOExpresSPro
01/14 – 12/16

 

 

Research and technology platform for the identfication, production, secretion and optimization of enzymes

 

 

Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Systembiotechnologie, Systemische Mikrobiologie (FZJ)
Botanik und Molekulare Genetik, Biotechnologie (RWTH)

 

OrCaCel
07/14 – 09/16

 

 

OrganoCat plant & pulping combinations for the full valorization of lignocellulose from perennial plants from marginal land

 

 

Botanik und Molekulare Genetik, Technische und Petrolchemie (RWTH)
Pflanzenwissenschaften (FZJ)

 

BEProMod
07/14 – 06/17

 

 

Incremental multi-scale and multi-disciplinary Modeling of Processes in Bioeconomy

 

 

Systembiotechnologie (FZJ)
Systemverfahrenstechnik, Software and Tools for Computational Engineering (RWTH)

 

BioBreak
11/14 – 12/16

 

 

Enzymes for Biomass Breakdown

 

 

Molekulare Enzymtechnologie, Biochemie I (HHU)
Enzymprozesstechnik, Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

MoniCon
04/15 – 03/16

 

 

Establishing online-methodology to monitor growth of single species in fungal consortia

 

 

Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Mikrobiologie (HHU)

 

PectiLyse
11/15 – 10/17

 

 

Activation of intrinsic enzymes for degradation of plant biomass side-streams

 

 

Mikrobiologie (HHU)
Mikrobiologie, Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

InducTomE
11/15 – 12/17

 

 

Induction of secondary metabolites in tomato by-products for extraction and economic evaluation of the model process

 

 

Botanik und Molekulare Genetik, Fluidverfahrenstechnik (RWTH)
Pflanzenwissenschaften (FZJ)
Gartenbauwissenschaften, Technologie- und Innovationsmanagement (U Bonn)

 

SPREAD
11/15 – 10/18

 

 

Silphium Perfoliatum – Resource Evaluation And Development

 

 

Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen (HHU)
Nachwachsende Rohstoffe (U Bonn)
Enzymprozesstechnik (RWTH)

 

MetEvo
01/16 – 12/16

 

 

Metabolic evolution of microorganisms for the efficient utilization of carbon sources

 

 

Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Systemische Mikrobiologie (FZJ)

 

AquaPro
04/16 – 03/17

 

 

Using invasive alien aquatic plant biomass for bioenergy production

 

 

Biochemie der Pflanzen (HHU)
Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

BioDeg
12/16 – 12/17

 

 

Boosting plant biomass degradation by combined use of lignin- and cellulose-degrading enzymes

 

 

Biochemie II (HHU)
Botanik und Molekulare Genetik (RWTH)

 

AP3
04/17 – 12/20

 

 

Advanced Pulping for Perennial Plants: A holistic and sustainable integrated lignocellulose biorefinery concept

 

 

Pflanzenwissenschaften (FZJ)
Botanik und Molekulare Genetik, Technische und
Petrolchemie, Fluidverfahrenstechnik, Systemverfahrenstechnik,
Technologie- und Innovationsmanagement (RWTH)
Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen, Pflanzliche Zellbiologie und Biotechnologie (HHU)

 

Bio2
05/17 – 12/20

 

 

Integration of next generation biosurfactant production into biorefinery processes

 

 

Bioverfahrenstechnik, Mikrobiologie, Fluidverfahrenstechnik,
Chemische Verfahrenstechnik (RWTH)
Mikrobiologie, Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Systemforschung und Technologische Entwicklung (FZJ)

 

HyImPAct
01/18 – 09/21

 

 

Hybrid processes for Important Precursor and Active pharmaceutical ingredient

 

 

Systembiotechnologie (FZJ)
Bioorganische Chemie (HHU)
Fluidverfahrenstechnik, Operations Management (RWTH)

 

XyloSens
10/18 – 03/21

 

 

Development of a xylose sensor toolbox for microbial process monitoring and control

 

 

Systembiotechnologie (FZJ)
Physikalische Biologie (HHU)
Bioverfahrenstechnik (RWTH)

 

iBiomass
11/18 – 12/19

 

 

Improve maize biomass for processing applying OrganoCat technology             

        

 

Mikrobiologie, Pflanzliche Zellbiologie und Biotechnologie (HHU)
Technische und Petrolchemie (RWTH)

 

Lignin2Value
09/19 – 02/21

 

 

Valorization of lignin from agricultural residues for integrated biorefinery

 

 

Biochemie II (HHU)
Pflanzenwissenschaften, Systembiotechnologie (FZJ)

 

DesignR
08/20 – 10/21

 

 

Tailoring Biosurfactants – Production of Designer  Rhamnolipids

 

 

Bioverfahrenstechnik (RWTH)
Molekulare Enzymtechnologie (HHU)
Fluidverfahrenstechnik (RWTH)

 

LIFT
07/20 – 6/21

 

Lignin fractionation and separation to produce different technical lignins

 

Pflanzenwissenschaften (FZJ)
Fluidverfahrenstechnik (RWTH)