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P9.10 Molkenkonzentrat: Ein Abfall als Rohstoff zur Ethanolgewinnung C. Benecke 1) (E-Mail:[email protected]), Dr. S. Beutel 1) , Dr. H. Buchholz 2) , Prof.Dr. T. Scheper 1) 1) Institut für Technische Chemie, Leibniz Universität Hannover, Callinstraße 5, D-30167 Hannover, Germany 2) Fa. Biolac GmbH & Co. KG, Am Bahnhof 1, D-31097 Harbarnsen, Germany DOI: 10.1002/cite.200950325 Vor dem Hintergrund einer kontinuier- lich ansteigenden Käseproduktion in Deutschland hat sich die dabei anfal- lende Molkenmenge in den letzten 15 Jahren mehr als verdoppelt. Aufgrund des hohen BSB5-Wertes und der daraus resultierenden Abwasserbelastung stellt Molke auf der einen Seite als Abfallstoff ein massives Umweltproblem dar. Auf der anderen Seite ist Molke reich an wertvollen Komponenten wie Laktose und Proteinen, die industriell aus ihr ge- wonnen werden können. Das depro- teinierte Molkenkonzentrat als Rück- stand dieser Molkenverarbeitung enthält immer noch große Mengen Laktose, die nicht wirtschaftlich abgetrennt werden können. Der Ansatz dieser Arbeit ist die Verwendung dieses Molkenkonzentrates als Substrat für Laktose metabolisieren- de Hefen zur Gewinnung von Ethanol durch alkoholische Gärung. Damit wür- de man zum Einen eine biologische Vor- reinigung des Abwassers erreichen und zum Anderen die Wirtschaftlichkeit eines bestehenden Prozesses durch Ver- marktung des gewonnenen Ethanols steigern. Es wurden verschiedene Laktose me- tabolisierende Hefestämme untersucht. Eine Hefe vom Stamm Kluyveromyces marxianus DSM 5422 zeigte sich be- sonders geeignet und wurde für die weiteren Untersuchungen verwendet. Versuche im Schüttelkolbenmaßstab zeigten, dass diese Hefe in der Lage ist, ein Kultivierungsmedium mit einer Laktosekonzentration von bis zu 200 g/L mit hohen EtOH-Ausbeuten zu vergä- ren. Das Molkenkonzentrat selbst lässt sich bislang nur deutlich verdünnt ver- gären. Während lange die hohe Laktose- konzentration als Ursache vermutet wurde, wird mittlerweile die hohe Salz- fracht des Molkenkonzentrates als ent- scheidende Hemmung vermutet. P9.11 Nachhaltige Erzeugung von Bioethanol aus Zuckerhirse in Deutschland Dr. D. Schieder 1) (E-Mail: [email protected]), Prof. Dr.-Ing. M. Faulstich 1) , Dipl.-Ing. J. Witzelsperger 2) , Dr. M. Fritz 2) , Dr. S. Haselbeck 2) , Dr. E. Remmele 2) 1) Technische Universität München, Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, Schulgasse 16, D-94315 Straubing, Germany 2) Technologie und Förderzentrum (TFZ), Schulgasse 18, D-94315 Straubing, Germany DOI: 10.1002/cite.200950429 Zuckerhirse (Sorghum bicolor (L.) Moench) ist eine alternative Rohstoff- pflanze für die Bioethanolherstellung, die jedoch bislang vorwiegend in subtro- pischen Klimaregionen genutzt wird. Zuckerhirsen können Flächenerträge an Bioethanol erbringen, die mit den Erträ- gen von Zuckerrohr und Zuckerrüben vergleichbar sind. Die Kälteintoleranz der Pflanzen schränkt allerdings ihre Eignung für den Anbau in der gemäßig- ten Klimazone Deutschlands ein und er- fordert eine entsprechende Sortenaus- wahl, angepasste Anbauverfahren sowie gegebenenfalls eine züchterische Wei- terentwicklung. Das Technologie- und Förderzentrum TFZ und der Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie der TU München in Straubing erarbei- ten derzeit eine für den Standort Deutschland geeignete Rohstoffanbau und -verwertungskette zur Erzeugung von Bioethanol aus Zuckerhirse. Be- trachtet werden verschiedene Zucker- hirse-Varietäten, insbesondere Sorten mit Di- und Monosaccharidgehalten von >15 % in der Trockenmasse. An einem umfangreichen Sorghum-Sortiment wurden am TFZ bereits im Vorfeld ge- eignete Anbautechniken bestimmt und hohe Flächenerträge erzielt. Problem- stellungen ergeben sich entlang der ge- samten Verwertungskette. So ist die Ernte in Mitteleuropa nur in einem en- gen Zeitfenster von 4 bis 6 Wochen möglich. Deshalb werden Ernte-, Aufbe- reitungs- und Lagerverfahren getestet, die Saccharidverluste minimieren. Zur Bioethanolfermentation geeignete Sac- charide finden sich im Presssaft, z. T. in den Rispen sowie in der Lignocellulose- matrix des Pflanzengerüstes. Einen noch wenig untersuchten Punkt stellt dabei die simultane Verarbeitung und Fermentation der verschiedenen saccha- ridhaltigen Fraktionen dar. 9 ProcessNet – Biotechnologen 1221 Chemie Ingenieur Technik 2009, 81, No. 8 © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.de

Molkenkonzentrat: Ein Abfall als Rohstoff zur Ethanolgewinnung

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Molkenkonzentrat: Ein Abfall als Rohstoffzur EthanolgewinnungC. Benecke1) (E-Mail: [email protected]), Dr. S. Beutel1), Dr. H. Buchholz2), Prof. Dr. T. Scheper1)

1)Institut für Technische Chemie, Leibniz Universität Hannover, Callinstraße 5, D-30167 Hannover, Germany2)Fa. Biolac GmbH & Co. KG, Am Bahnhof 1, D-31097 Harbarnsen, Germany

DOI: 10.1002/cite.200950325

Vor dem Hintergrund einer kontinuier-lich ansteigenden Käseproduktion inDeutschland hat sich die dabei anfal-lende Molkenmenge in den letzten 15Jahren mehr als verdoppelt. Aufgrunddes hohen BSB5-Wertes und der darausresultierenden Abwasserbelastung stelltMolke auf der einen Seite als Abfallstoffein massives Umweltproblem dar.

Auf der anderen Seite ist Molke reichan wertvollen Komponenten wie Laktoseund Proteinen, die industriell aus ihr ge-wonnen werden können. Das depro-teinierte Molkenkonzentrat als Rück-stand dieser Molkenverarbeitung enthältimmer noch große Mengen Laktose, die

nicht wirtschaftlich abgetrennt werdenkönnen. Der Ansatz dieser Arbeit ist dieVerwendung dieses Molkenkonzentratesals Substrat für Laktose metabolisieren-de Hefen zur Gewinnung von Ethanoldurch alkoholische Gärung. Damit wür-de man zum Einen eine biologische Vor-reinigung des Abwassers erreichen undzum Anderen die Wirtschaftlichkeiteines bestehenden Prozesses durch Ver-marktung des gewonnenen Ethanolssteigern.

Es wurden verschiedene Laktose me-tabolisierende Hefestämme untersucht.Eine Hefe vom Stamm Kluyveromycesmarxianus DSM 5422 zeigte sich be-

sonders geeignet und wurde für dieweiteren Untersuchungen verwendet.Versuche im Schüttelkolbenmaßstabzeigten, dass diese Hefe in der Lage ist,ein Kultivierungsmedium mit einerLaktosekonzentration von bis zu 200 g/Lmit hohen EtOH-Ausbeuten zu vergä-ren. Das Molkenkonzentrat selbst lässtsich bislang nur deutlich verdünnt ver-gären. Während lange die hohe Laktose-konzentration als Ursache vermutetwurde, wird mittlerweile die hohe Salz-fracht des Molkenkonzentrates als ent-scheidende Hemmung vermutet.

P9.11

Nachhaltige Erzeugung von Bioethanol aus Zuckerhirsein DeutschlandDr. D. Schieder1) (E-Mail: [email protected]), Prof. Dr.-Ing. M. Faulstich1), Dipl.-Ing. J. Witzelsperger2), Dr. M. Fritz2),Dr. S. Haselbeck2), Dr. E. Remmele2)

1)Technische Universität München, Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, Schulgasse 16, D-94315 Straubing, Germany2)Technologie und Förderzentrum (TFZ), Schulgasse 18, D-94315 Straubing, Germany

DOI: 10.1002/cite.200950429

Zuckerhirse (Sorghum bicolor (L.)Moench) ist eine alternative Rohstoff-pflanze für die Bioethanolherstellung,die jedoch bislang vorwiegend in subtro-pischen Klimaregionen genutzt wird.Zuckerhirsen können Flächenerträge anBioethanol erbringen, die mit den Erträ-gen von Zuckerrohr und Zuckerrübenvergleichbar sind. Die Kälteintoleranzder Pflanzen schränkt allerdings ihreEignung für den Anbau in der gemäßig-ten Klimazone Deutschlands ein und er-fordert eine entsprechende Sortenaus-wahl, angepasste Anbauverfahren sowiegegebenenfalls eine züchterische Wei-terentwicklung. Das Technologie- und

Förderzentrum TFZ und der Lehrstuhlfür Rohstoff- und Energietechnologieder TU München in Straubing erarbei-ten derzeit eine für den StandortDeutschland geeignete Rohstoffanbauund -verwertungskette zur Erzeugungvon Bioethanol aus Zuckerhirse. Be-trachtet werden verschiedene Zucker-hirse-Varietäten, insbesondere Sortenmit Di- und Monosaccharidgehalten von>15 % in der Trockenmasse. An einemumfangreichen Sorghum-Sortimentwurden am TFZ bereits im Vorfeld ge-eignete Anbautechniken bestimmt undhohe Flächenerträge erzielt. Problem-stellungen ergeben sich entlang der ge-

samten Verwertungskette. So ist dieErnte in Mitteleuropa nur in einem en-gen Zeitfenster von 4 bis 6 Wochenmöglich. Deshalb werden Ernte-, Aufbe-reitungs- und Lagerverfahren getestet,die Saccharidverluste minimieren. ZurBioethanolfermentation geeignete Sac-charide finden sich im Presssaft, z. T. inden Rispen sowie in der Lignocellulose-matrix des Pflanzengerüstes. Einennoch wenig untersuchten Punkt stelltdabei die simultane Verarbeitung undFermentation der verschiedenen saccha-ridhaltigen Fraktionen dar.

9 ProcessNet – Biotechnologen 1221Chemie Ingenieur Technik 2009, 81, No. 8

© 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.de