Bioraffinerie

In einer Bioraffinerie wird Biomasse verarbeitet, um eine Vielzahl an biobasierten Produkten herzustellen. Die eingesetzten pflanzlichen oder tierischen Rohstoffe werden dabei aufbereitet, in Komponenten aufgetrennt und zu Haupt- und Nebenprodukten veredelt, welche Werkstoffe, chemische Grundstoffe, Energieträger, Energie sowie Nahrungs- oder Futtermittel sein können.
Dabei wird eine möglichst vollständige und somit effiziente Nutzung der Biomasse angestrebt. Dieses Ziel wird durch ein integratives Bioraffineriekonzept verfolgt, das die Verwertung aller und ggf. Kopplung der entstehenden Stoff- und Energieströme während des Produktionsverfahrens vorsieht.

Es gibt verschiedene Formen von Bioraffinerien, dementsprechend variieren auch die Verarbeitungsverfahren. Diese sind oftmals ein komplexer Verfahrensverbund von physikalischen, chemischen und/oder biotechnologischen Prozessschritten, welche parallel oder nacheinander ablaufen können. Die jeweils angewandten Methoden sind den eingesetzten Ausgangsstoffen, dem gewünschten Zwischenprodukt und den angestrebten Haupt- und Nebenprodukten angepasst. Auch standortspezifische Faktoren, wie bereits vorhandene Technikanlagen können dabei einfließen. „Den“ Standard -Ablauf in „der“ Muster-Bioraffinerie gibt es demnach nicht.
Generell werden zwei Prozessphasen unterschieden, die sich durch das gewonnene Zwischenprodukt, die sogenannte Plattform, definieren: die Primärraffination, bei der die Plattform gewonnen wird, und die Sekundärraffination, bei der deren Weiterverarbeitung erfolgt.
In der Primärraffination kommen tendenziell technologisch einfachere Verfahren zum Einsatz, wie etwa mechanisches Zerkleinern oder Pressen der Biomasse. Sie dient v.a. dem Aufschluss der biogenen Rohstoffe, um Inhaltsstoffe wie Zucker, Stärke, Öle, Lignocellulose oder Proteine zugänglich zu machen. Stoffabhängig können weitere Vorbehandlungen erfolgen um etwa einfachere, kürzere organische Verbindungen zu erhalten, z.B. kann Lignocellulose in mehrere Fraktionen aufgespalten werden. Abschließend werden die Plattform und ggf. vorhandene Koppelprodukte separiert, beispielsweise durch Absieben der Pflanzenfasern von flüssigen Bestandteilen, Auskristallisieren von Zucker oder Abscheiden von Gas von festen oder flüssigen Rückständen.
Bei der Sekundärraffination erfolgt die Konversion und Veredelung der Plattform zu den Haupt- und Nebenprodukten. Ausgehend von der jeweils vorliegenden Plattform sind vielfältige Nutzungspfade möglich. Zum Erreichen der angestrebten Produkte kommen zumeist verfahrenstechnisch komplexere Methoden, wie physikalische, chemische und/oder biotechnologische Prozesse zum Einsatz, beispielsweise kann Zucker vergoren, Stärke modifiziert, Pflanzenöl in Glycerin und Fettsäuren aufgetrennt werden.
Je integrativer eine Bioraffinerie konzipiert ist, desto effizienter werden alle Fraktionen der Biomasse genutzt.