Chemischer Biomasseaufschluss

Ein chemischer Biomasseaufschluss ist ein Verfahren zur Desintegration von Biomasse. Der chemische Biomasseaufschluss nutzt Chemikalien, um die langkettige Struktur von Biomasse aufzuschließen. Kurzkettige Verbindungen sind für die Verwendung in der Methangärung und in der Ethanolgärung besser nutzbar. Die Hydrolyse von Fett, Protein und Kohlenhydrat wird beschleunigt.

Biomasse enthält oft Cellulose, die in einer Matrix aus Lignin eingelagert ist. Lignin ist schlecht biologisch abbaubar. Deshalb wird die Ligninmatrix mit Verfahren zum Biomasseaufschluss aufgebrochen und Cellulose aus der Ligninmatrix gelöst. Die Verfügbarkeit von Hemicellulose und Cellulose wird dadurch erhöht. Viele der Verfahren sind aus der Papierindustrie bekannt und werden für den Einsatz zur Biomassebehandlung erprobt.

Oft wird der chemische Biomasseaufschluss mit dem thermischen Biomasseaufschluss kombiniert. Der chemische Biomasseaufschluss findet häufig auch unter Überdruck statt, beispielsweise beim Sulfatverfahren und beim Sulfitverfahren.

Alkalischer Biomasseaufschluss

Unter alkalische Verfahren wird der Biomasseaufschluss unter Einsatz von Lauge verstanden. Das Verfahren erhöht die biologische Verfügbarkeit von Hemicellulose und Cellulose.

Die folgenden Verfahren sind bekannt:

• Holzaufschluss und Entfernung von Lignin durch Sulfatverfahren
• Holzaufschluss und Entfernung von Lignin durch Sulfitverfahren
• Biomasseaufschluss mit Natronlauge
• Biomasseaufschluss mit Ammoniak oder wässriger Ammoniaklösung, zum Teil kombiniert mit Hochdruck

Biomasseaufschluss mit Säure

Der Biomasseaufschluss kann auch mit Säure erfolgen. Ein Beispiel ist das Bergius-Rheinau-Verfahren. In diesem Verfahren erfolgt der Biomasseaufschluss mit Salzsäure. Beim Formacell-Verfahren wird Biomasse mit Essigsäure und Ameisensäure aufgeschlossen.

Biomasseaufschluss mit Lösungsmitteln

Nach dem chemisch-thermischen Aufschluss folgt eine enzymatische Behandlungsstufe, wobei Hemicellulose und Cellulose zu Zuckermolekülen abgebaut werden. Bei der chemisch-thermischen Vorbehandlung werden verschiedene Verfahren erprobt. Hierzu gehören:

• moderate Säurehydrolyse
• alkalische Hydrolyse und
• Einsatz von Lösungsmitteln wie Ethanol und Methanol

Beispielsweise nutzt das Organocell-Verfahren Ethanol und Natronlauge. Das ASAM-Verfahren nutzt Natriumsulfit und Ethanol. Da bei diesen Prozessen mit vergleichsweise geringen Säurekonzentrationen gearbeitet wird, werden Korrosionsprobleme und die Bildung unerwünschter Nebenprodukte weitgehend vermieden.

Synonym(e):

Substrataufschluss, Holzaufschluss

Englische Übersetzung(en):

chemical biomass desintegration