CELLUAPP® ein Gewinn

Wir helfen dir das aus deinen Restprodukten ein Gewinn wird

Hier kannst du die CelluAPP® Broschüre

SO werden BEI UNS aus cellulose zucker und ethanol hergestellt

Der Prozess der von SEKAB E-Technology entwickelt wurde, geht hauptsächlich in vier Schritten vor: Vorbehandlung, enzymatische Hydrolyse, Gärung und  Nachbehandlung.

Wenn der Rohstoff in die Anlage eingebracht worden ist, wird er in ein Gefäß transportiert, wo er mit Dampf bei  200˚C. und Säure vorbehandelt wird. Dieser Vorgang löst den Zucker aus der Hemicellulose aus. Der Prozess wandelt das Material in einen brieähnlichen Schlamm (Slurry) um. In der nächsten Phase wird der säurehaltige Slurry neutralisiert, und damit  für weitere Reaktionen vorbereitet.

Danach wird die Mischung in ein anderes Gefäß überführt und Enzyme werden hinzugefügt.  Die Enzyme spalten die Cellulose in Zucker auf. Der Zucker kann abgesondert werden und in Prozessen  Verwendung finden. Wenn man Ethanol oder eine andere Chemikalie herstellen will, wird Hefe und eventuell Wasser als Hilfe zugegeben.  Die Hefepilze vergären den Zucker sowohl aus der Hemicellulose als auch aus der Cellulose und wandeln ihn in Ethanol oder in andere Chemikalien um.

Um an das Ethanol heranzukommen wird der ganze Slurry destilliert und das Ethanol wird aufgefangen, gereinigt und entwässert. Was in dem Slurry übrig bleibt ist zum größten Teil fester Lignin der ausfiltriert und getrocknet wird. Das Lignin findet Verwendung als Bio-Brennstoff, kann aber auch zu anderen Produkten veredelt werden.

Das aus dem Filterprozess übrig gebliebene Wasser enthält Reststoffe in der Form von aufgelösten Substanzen. Diese können mit der Hilfe von Bakterien in Biogas umgewandelt werden. Das Biogas kann benutzt werden um die Anlage mit Energie zu versorgen oder kann weiterentwickelt beziehungsweise verkauft werden.

Vorbehandlung

Als erster Schritt wird der Rohstoff mit verdünnter Säure (z.B. Schwefelsäure oder Schwefeldioxid) sowie Dampf mit ca. 170 – 200 Grad, je nach Rohstoff behandelt, welches die Cellulose in Zucker umwandelt.

Hemicellulose ist besser zugänglich und reaktiver als die langen Cellulosen-Moleküle und ist aus verschiedenen Monosacchariden aufgebaut, hauptsächlich Mannose, Glukose, Xylose und Arabinose. Die Vorbehandlung löst den Zucker aus der Hemicellulose aus und macht die Cellulose für eine enzymatische Hydrolyse zugänglich.

Enzymatische Hydrolyse

In einem zweiten Schritt werden Enzyme hinzugefügt die die Cellulose in die verschiedenen Zuckerarten hydrolysiert. Weil Cellulose hauptsächlich aus zusammengeklebten Glukosemolekülen besteht, bleibt Glukose, d.h. gewöhnlicher Zucker nach dem Prozess übrig. Dieser lässt sich zum Ethanol vergären.

SSF und SHF sind Abkürzungen für verschiedene Varianten des enzymatischen Hydrolysen- Prozesses.

Simultane Hydrolyse und Gärung (SSF)

SSF ist die Abkürzung von Simultaneous Saccharification and Fermentation, d.h. eine durch Enzyme verursachte gleichzeitige Verzuckerung und Gärung im selben Gefäß.

Um die Trennung der Zuckerlösung von Feststoffen vor der Gärung zu ersparen, verlaufen Hydrolyse und Gärung gleichzeitig. Man erhält einen höheren Alkoholgehalt. Es wird aber damit einen höheren Anspruch an die Hefe, die in diesem Prozess verwendet wird gestellt, weil diese Prozessbedingungen für die Hefe nicht optimal sind.

Gesonderte Hydrolyse und Fermentierung (SHF)

SHF ist die Abkürzung für Separate Hydrolysis and Fermentation. Die Methode bedeutet dass die Verzuckerung mit Enzymen und die Gärung von ausgelöstem Zucker in zwei verschiedenen Schritten ablaufen.

Für die Kunden die weitere Chemikalien aus dem Zucker gewinnen möchten, kann SHF vorteilhaft sein, weil das Ergebnis ein Zuckerprodukt ist, das danach weiter behandelt werden kann. Es kann z.B. konzentriert, gereinigt oder anderen Prozessphasen unterzogen werden.

SEKAB E-Technology verfügt über beiden Varianten und deren verschiedenen Prozessbedingungen. Beiden Varianten haben ihre Vor-. und Nachteile, je nachdem wozu der Zucker verwendet werden soll, welche Rohstoffe man einsetzt und wie Produkte wie Lignin oder Biogas genutzt werden sollen. Entscheidungen werden daher für  jede einzelne Anlage separat getroffen.

Fermentierung/Gärung

Fermentierung oder Gärung ist ein biologischer Prozess in der Mikroorganismen organischen Verbindungen unvollständig oxydieren. In diesem Fall, werden also die verschiedenen Zuckerarten in Ethanol oder in andere chemische Verbindungen mit der Hilfe von Hefepilzen umgewandelt.

Normale Hefe (Bäckerhefe) bevorzugt für die Gärung Hexosen (Zuckerverbindungen mit sechs Kohlenstoffatomen im Aufbau), Hemizellulose aus dem Ackerbau und von Laubbäumen, enthält jedoch auch verschiedene Pentosen (Zuckerverbindungen mit fünf Kohlenstoffatomen im Aufbau). Deshalb ist es wünschenswert, andere Hefetypen zu besitzen, die in der Lage sind, auch Pentosen in Ethanol umzuwandeln.

SEKAB E-technology hat mit Taurus Energy und anderen Hefeherstellern wegen der Verifizierung von Hefekulturen zusammengearbeitet. Diese sollten auch im industriellen Maßstab funktionieren und in der Lage sein, sowohl Hexosen als auch Pentosen zu vergären.

Bearbeitung

Destillation des Ethanols Nach der Gärung wird die Mischung destilliert und das Ethanol kann gereinigt, entwässert, weiterverkauft oder veredelt werden.

Filtrierung / Lignin Absonderung Cellulosehaltige Rohstoffe bestehen größtenteils aus Lignin, eine Substanz die in dem Prozess nicht verzuckert werden kann. Es wird durch Filtrierung ausgesondert, entweder vor oder nach der Gärung und der Destillierung. Danach wird das Lignin gereinigt und auf einen Wassergehalt von 50% entwässert.

Lignin hat einen großen Energiehalt und kann sofort als fester Biobrennstoff verwendet werden um die Anlage mit Energie zu versorgen. Es kann auch zu verschiedenen anderen Produkten, wie z.B. Polymeren und Leim weiter verarbeitet werden. Ein großes Anwendungsgebiet, auf welchem Forschung weltweit betrieben wird.

Biogas Nach der Destillierung und der Filtrierung bleiben einige gelöste Substanze im Prozesswasser. Diese können ins Biogas mit der Hilfe von verschiedenen Mikroorganismen geröstet werden. Das Biogas kann entweder dazu verwendet werden den Prozess mit Energie zu versorgen oder kann zum Kraftfahrzeuggas weiterentwickelt werden.

E-tech hat eine Zusammenarbeit auf diesem Gebiet mit Forschern und Geschäftsbeziehungen zu Lieferunternehmen um die Produktion von Biogas aus der Bearbeitung der Cellulose zu optimieren.

So wird bei uns Zelluloseethanol durch enzymatische Hydrolyse hergestellt

  1. Vorbearbeitung
  2. Der Rohstoff kommt in die Anlage und wird gesiebt. Ein kräftiger Ventilator treibt ihn mit der Hilfe eines Rohrsystems an die Decke.
  3. Dämpfen. Heißer Dampf wird hinzugefügt um den Rohstoff vorzuwärmen und die Luft auszutreiben.
  4. Hemizellulose, die aus verschiedenen Zuckerarten besteht, werden mit Säure bei hoher Temperatur ausgelöst, 170-200˚C.
  5. Enzymatische Hydrolyse. Enzyme die Zucker aus der Zellulose auslösen, werden hinzugefügt. .
  6. Gärung. Hefe wird hinzugefügt und der aufgelöste Zucker wird in Ethanol umgewandelt. Die Schritte 4 und 5 werden in demselben Gefäß durchgeführt.
  7. Neutralisation
  8. Detoxifierung
  9. Destillation
  10. Bioreaktoren
  • Kontakt

    für Informationen bezüglich Deutschland

    Daniela RaupachDaniela Raupach

    Kundensupport
    Daniela.Raupach@sekab.com
    +46 (0)660-793 26

  • GrÜne Chemie

    – fÜr eine grÜne Gesellschaft.

    Weiter lesen»

  • Chemie, die einen Weg für neue Standards in der chemischen Industrie aufzeigt.

    widget Sehen Sie den Film hier»