Projekt 18959/01

Internationales Symposium Green Biorefinery

Projektdurchführung

Forschungsinstitut Bioaktive Polymersystemebiopos e. V.Forschungsstandort Teltow-Seehof
Kantstr. 55
14513 Teltow

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Entwicklung von Bioraffinerien wird der Schlüssel für den Zugang zu einer integrierten Produktion von Nahrungsmitteln, Futtermitteln, Chemikalien, Werkstoffen, Gebrauchsgütern und Kraftstoffen der Zukunft sein. Die Fachtagung führt die internationalen Akteure, die auf dem jungen Gebiet der ‚Biobased Industrial Products and Biorefinery Systems tätig sind zusammen. Dabei wird der wissenschaftliche und technische Stand der Entwicklung von Bioraffinerie-Systemen aufgezeigt und der zukünftige Forschungs- und Entwicklungsbedarf definiert.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUnter den Keywords Bioraffinerie/Grüne Bioraffinerie Innovation-Modell-Wachstumskern RegionalInterdisziplinär-International/Global werden die für eine fortschreitende Entwicklung von BioRaffinerie-Systemen notwendigen Eckpfeiler und Schwerpunkte abgesteckt. Schwerpunkte der Tagung werden ne-ben der Entwicklung von BioRaffinerie-Produktlinien die verstärkte Einbindung von interdisziplinärer universitärer Grundlagen- und angewandter naturwissenschaftlicher Forschung, die internationale Kooperation, sowie die Betriebswirtschaft sein. Erstmalig wird in einem größeren Rahmen auch über die volkswirtschaftliche Dimension von BioRaffinerie/Grüne BioRaffinerie-Entwicklungen fachkundig diskutiert. Nach einer Einführung in die globalen wirtschaftlichen und ökologischen Hintergründe für die Entwicklung von biobasierten Produkten und Technologien, folgt die Präsentation des Standes der international unterschiedlichen Ansätze von BioRaffinerie-Systemen, ein Überblick zur Grünlandwirtschaft in Deutschland und die Vorstellung erster Ergebnisse zur Analytik der Inhaltsstoffe von BioRaffinerierohstoffen, wie Biomassereststoffe und deren Konversionsprodukte. Weitere BioRaffinerieschwerpunkte werden die biologische und chemische Stoffwandlung und deren Produkte und die biologische und energetische Stoffwandlung und deren Produkte sein. Abgerundet wird das Tagungsprogramm durch ökonomische und ökobilanzierende Betrachtungen von biologischen Rohstoffen und deren Verarbeitungsstufen und Produkten.


Ergebnisse und Diskussion

Das wissenschaftliche Programm wurde mit einem fast einstündigen exzellenten Plenarvortrag von L. D. Clements (Lincoln, NE, USA) zum Thema BioRefinery Strategies for the Integrated Production of Industrial Chemicals eröffnet. In dem geteilten Vortrag wurde zunächst auf die Ziele und Strategien des US-amerikanischen Programms Biobased Industrial Products eingegangen. L.D. Clements stellte dar, dass es Ziel von Regierung und Industrie ist, bis zum Jahre 2020 25% der Organischen Grundstoffe (90% des US-Eigenbedarfs) und 10% der Öle und Kraftstoffe (50% des US-Eigenbedarfs, Bewertungsstand 1995) auf Basis von biologischen Rohstoffen zu erzeugen. Im zweiten Teil wurde auf verschiedene industrielle Bioraffineriekonzepte eingegangen, insbesondere auf die Lignocellulose Feedstock (LCF)-Biorefinery.
Das komplexe Thema BioRaffinerie wurde anschliessend auf 6 Schwerpunkte focussiert. Im Schwerpunkt Globale und ökologische Aspekte einer zukünftigen Biowirtschaft wurde die politisch-ökonomische Situation in Deutschland und die Chancen für einen Wechsel in der Ressourcen- und Energiewirtschaft (H.G. Petersen, DIW, Berlin), der Klimawandel und daraus abgeleitete mögliche Konsequenzen für die Stoff- und Energiewirtschaft (M. Stock, PIK Potsdam) und die Anforderungen an Europa für einen Einstieg in die Biobasierte Industrielle Produktion (M. Ringpfeil, BIO, Berlin) diskutiert. Die Vielfalt der derzei-tig in Entwicklung befindlichen Europäischen BioRaffinerie-Systeme wurde in den Beiträgen Organic Chemicals from Green Biorefineries (B. Kamm, Univ. Potsdam); The Decentralised Biorefinery Concept of Austria (M. Narodoslawsky (TU Graz); Green BioRefinery Concept Denmark, (P. Kiel, Univ. Esbjerg) und The Icelandic Biorefinery Concept - Production of ethanol, carbon dioxide, proteins and spartein derivatives from green biomass by use of geothermal energy (A. Leifsson, Icelandic Biomass Company) dargestellt. Der dritte BioRaffinerie-Schwerpunkt Rohstoffe und Analytik gab einen aktuellen Überblick zur Grünlandwirtschaft in Deutschland (von 17 Mio ha landw. Nutzfläche sind ca. 25%, d. h. mehr als 4 Mio. ha mit Grasernten von 150 Mio. t jährlich beziffert (J. Pickert, LfL, Paulinenaue). Die stoffliche Verwertung in der Grünen Bioraffinerie erfordert eine genaue Definition der Rohstoffe, deren Fraktionierungsprodukte und Reststoffe. Eindrucksvoll wurden Ergebnisse zur qualitativen und quantitativen Analytik mittels GC-MS (E. Kleinpeter, Universität Potsdam) und Ionenchromatographischen Techniken (K. Fi-scher, Univ. Trier) präsentiert.
Der zweite Tagungstag begann mit der Präsentation von Methoden und Technologien zur biologischen und chemischen Konversion von Bioraffinerierohstoffen. Eröffnet durch H. Danner (IFA Tulln, Austria) mit einem hervorragenden Überblick zu neuen biotechnologischen Verfahren zur Produktion von C2, C3 und C4 Chemikalien und anschließender Vorstellung aktueller Ergebnisse durch K. Richter (ATB Potsdam-Bornim) zur kontinuierlichen Produktion von Milchsäure, einem Grundprodukt für weitere sauerstoffhaltige Bulkchemikalien (Acrylate, 2,3-Pentandion). Dem schlossen sich Anwendungen von Methoden der Green Chemistry bei der Entwicklung von Bioraffinerie-Technologien, insbesondere alternative Energieeinträge (B. Ondruschka, Univ. Jena) und physikalisch-chemische Verfahren zum Abbau lignocellulosehaltiger Rohstoffe (J. Born, FHS Flensburg) an.
Das Programm wurde mit dem fünften Schwerpunkt zur energetischen Reststoffverwertung in Bioraffinerieprozessen, wie der Methanisierung (L. Klingmann, Farmatic GmbH, Erkner) und dem Bioraffinerie-Schwerpunkt Ökonomie und Ökologie abgerundet. H. Kächele (ZALF Müncheberg) referierte über Agrorohstoffe und Landnutzung im Kontext von Ökologie und Ökonomie und über den aktuellen Stand der ökologischen Bewertungsmethoden von biobasierten Produkten wurde von G. A. Reinhardt (IFEU Hei-delberg) und M. Patel (Univ. Utrecht) berichtet.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

In der Tagespresse im Raum Berlin-Brandenburg wurde mehrfach von der BIOREFINICA 2001 in den Rubriken: Wirtschaft, Landwirtschaft und Wissenschaft berichtet (Märkische Allgemeine Zeitung: 10.10.01/ 13./14.10.01/ Potsdamer Neueste Nachrichten: 13.10.01, Teltower Stadtblatt, Dez. 01). Weiterhin erschien ein Tagungsbericht in den Nachrichten aus der Chemie Bd. 50; Januar 2002 (siehe Anlagen). Die Beiträge der Tagung erscheinen als Buch in der BUB-Schriftenreihe der Universität Potsdam (ISSN 1434-2375) im I. Quartal 2002.


Fazit

Bei der Entwicklung von Bioraffinerien/ Grünen Bioraffinerien wird den interdisziplinären Umweltwissenschaften eine neue Rolle zukommen weg von der end of pipe Zustandsbeschreibung, hin zu einer innovativen Führung und Gestaltung. Um die Entwicklung zu forcieren ist es notwendig, in Europa und auf nationaler Ebene ähnlich wie in den USA ein Programm zur Bioraffinerie-Forschung, Entwicklung und zum Bau von Demonstrationsanlagen aufzulegen. Dabei ist es notwendig von vornherein, sowohl bei der Landbewirtschaftung und der Gewinnung der biologischen Rohstoffe als auch der Technologie- und Produktentwicklung bereits bekannte umweltschonende Methoden und Prozesse anzuwenden sowie neue zu entwickeln und umzusetzen.