Alkoholische Gärung

Die alkoholische Gärung ist eine Reaktion, die zur Gewinnung von Alkoholen aus Biomasse genutzt wird. Sie dient unter anderem der Herstellung von Bioethanol. Sie ist die unter Mikroorganismen am weitesten verbreitete Gärungsart. Der Prozess findet in einem Fermenter unter Ausschluss von Sauerstoff statt. Rohstoffe für die alkoholische Gärung sind unter anderem Zuckerpflanzen, Stärkepflanzen und Cellulosepflanzen. Theoretisch können alle kohlehydrathaltigen Substanzen genutzt werden. Je nach Langkettigkeit der Kohlenhydrate sind jedoch gegebenenfalls Aufschlussprozesse notwendig, da nur Einfachzucker direkt vergoren werden können. Zusätzlich werden für die Reaktion Mikroorganismen wie Hefe oder Bakterien zur Umwandlung der Biomasse benötigt.

Mechanismus

Für die alkoholische Gärung ausschlaggebende Eigenschaften des eingesetzten Mikroorganismus sind die Alkoholtoleranz, die Ethanolausbeute und die Stoffwechselkapazität. Hefe hat eine Alkoholtoleranz von 12 Prozent sowie eine Ethanolausbeute von ca. 90 Prozent. Einige Bakterien haben in beiden dieser Werte ein höheres Potenzial. Trotzdem wird Hefe am häufigsten eingesetzt, weil sie widerstandsfähig und einfach zu kultivieren ist.

Unter Ausschluss von Sauerstoff wird mehr Glucose umgesetzt als bei der Reaktion in Anwesenheit von Sauerstoff. Ab einem Schwellwert ist die Atmungskapazität der Hefe ausgeschöpft und es kommt zur Ethanolbildung. Bevor die Hauptgärung einsetzt, wird ein Teil des Substrates vergoren, damit mehr Hefe-Organismen entstehen. Um die Hefe bei der Gärung nicht abzutöten, muss die Temperatur zwischen 30 °C und 50 °C und der PH-Wert zwischen 6 und 8 gehalten werden. Die Konzentration des Ethanols am Ende der Gärung beträgt 10-12 Prozent. Der Ethanolgehalt wird nach der Gärung durch Entfernen des vorhandenen Wassers auf bis zu 99 Prozent erhöht.

Am Ende der Gärung liegen die Abbauprodukte mit hohem Energieinhalt vor und können bspw. als Energieträger weiterverwendet werden. Die Produkte der alkoholischen Gärung sind ein Gemisch aus Ethanol,Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die festen Reststoffe werden als Gärrest bezeichnet. Dieser kann als Dünger auf Felder ausgebracht oder energetisch genutzt werden. Für die Ethanolproduktion sind weitere Schritte wie die Destillation erforderlich.

Synonym(e):

Ethanolgärung, Ethanolische Gärung

Englische Übersetzung(en):

alcoholic fermentation