Silage als Rohstoff für die chemische Industrie

Gras ist ein weltweit verbreiteter nachwachsender Rohstoff mit hohen Biomasseerträgen. Bei der industriellen Nutzung muss allerdings das Problem der Lagerung des Grasschnittes berücksichtigt werden. Eine gute Möglichkeit, den Grasschnitt langfristig lagerfähig zu machen, ist das Silieren. Die dabei stattfindende Milchsäuregärung führt einerseits zu einer Konservierung des Grasschnitts und bewirkt andererseits bereits eine erste Wertsteigerung, da Milchsäure eine der wichtigsten Plattformchemikalien für Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen ist.

In einem Verbundprojekt des Lehrgebietes Bioverfahrenstechnik und dem Lehrgebiet Thermische Verfahrenstechnik der Technischen Universität Kaiserslautern mit der Arbeitsgruppe Technische Biochemie der Universität des Saarlandes soll die Nutzung von Grassilage als Rohstoff für fermentative und chemisch-katalytische Verfahren zur Gewinnung von Grund- und Feinchemikalien entwickelt werden. Dabei wird einerseits untersucht, in wie weit auf Silage direkt fermentiert werden kann und wie andererseits durch einfache Aufarbeitungsverfahren Fermentationscharakteristika verbessert werden können. Dafür wird zum einen in einem ersten Verfahrensschritt aus der Silage ein Presssaft gewonnen, aus dem über extraktive Verfahren eine Milchsäure-Rohfraktion gewonnen wird. Zum anderen wird die Hydrolyse der in der Silage enthaltenen Polysaccharide untersucht. Diese Rohfraktionen werden anschließend in fermentativen Verfahren zur Produktion von Lösungsmitteln (Ethanol, 1,2-Propandiol) und Grundchemikalien (Itakonsäure, Bernsteinsäure) bzw. von Aminosäuren genutzt. Die erzeugten Produkte sollen über innovative Verfahren möglichst in-situ gewonnen werden. Es soll eine möglichst vollständige Nutzung der Silage erfolgen. Daher wird z. B. das Raffinat der Milchsäureextraktion als Supplement in den Fermentationen eingesetzt. Darüber hinaus sollen sämtliche Rückstände für die Herstellung von Biogas genutzt werden.

Kooperationspartner

Lehrgebiet Thermische Verfahrenstechnik (TU Kaiserslautern), Prof. Hans-Jörg Bart
Technische Biochemie (Universität des Saarlandes), Prof. Elmar Heinzle

StatusAbgeschlossenes Projekt
FördermittelgeberBMELV/FNR
Förderzeitraum06/2008-05/2011
Fördernummer22025407

Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Silage -Fermentationsrohstoff für die chemische Industrie? Labor & More 2/09, S. 44-45
  • T. Sieker, A. Neuner, D. Dimitrova, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Verfahrensentwicklung für die Nutzung von Gras-Silage als Rohstoff für die chemische Industrie. Chemie Ingenieur Technik 82 (8) 1153-1159
  • A. Neuner, I. Wagner, R. Ulber, K. Schneider, S. Peifer, E. Heinzle; Production of l-lysine on different silage juices using genetically engineered Corynebacterium glutamicum; J. Biotechnol. 163 (2013) 217– 224
  • T. Sieker, R. Ulber; First Steps in the Process Development for Ethanol Production from Grass Silage by Simultaneous Pretreatment, Saccharification and Fermentation; Engineering in Life Sciences; Eng. Life Sci. 4 (2011) 436–442
  • T. Sieker, R. Ulber; Production of bulk and fine chemicals using silage as a renewable resource. 2nd Workshop on Fats and Oils as Renewable Feedstock for the Chemical Industry (2009)
  • T. Sieker, N. Tippkötter, R. Ulber; Silage as feedstock for the chemical industry. Messe ACHEMA, Frankfurt am Main (2009)
  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Produktion von Grundchemikalien aus Silage. DECHEMA Vortrags- und Diskussionstagung Biokatalyse: Neue Verfahren, neue Produkte, (2009)
  • R. Ulber, T. Sieker; Plattformchemikalien aus Silage-Säften; Deutscher Bioraffineriekongress (2009) Potsdam
  • T. Sieker, D. Dimitrova, N. Neuner, N. Tippkötter, H.J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Utilization of silage as fermentation substrate for the chemical industry. RRB5, (2009)
  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Nutzung von Silage zur fermentativen Produktion von Grund- und Feinchemikalien. 27. Jahrestagung der Biotechnologen (2009)
  • A. Neuner, E. Heinzle; Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for Lysine Production from Silage: Lactate Conversion to Lysine. 27. Jahrestagung der Biotechnologen (2009)
  • R. Ulber; Nutzung von Silage als Rohstoff für die industrielle (weiße) Biotechnologie; DECHEMA-Tagung Industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe - Chemie, Biotechnologie, Verfahrenstechnik (2010) Frankfurt
  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, E. Heinzle, H.-J. Bart, R. Ulber; An integrated process for the simultaneous enzymatic pretreatment, enzymatic hydrolysis and fermentation of grass silage lignocelluloses. 43. Jahrestreffen deutscher Katalytiker (2010) Weimar
  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Prozessintegration in der grünen Bioraffinerie: Das Simultanious pretreatment, saccharification and fermentation-Verfahren. DECHEMA Vortrags- und Diskussionstagung Bioprozessorientiertes Anlagendesign (2010) Nürnberg
  • T. Sieker, N. Tippkötter, R. Ulber; Integration of Process Steps in the Green Biorefinery by Simultaneous Pretreatment, Saccharification and Fermentation. European Workshop on Lignocellulosics and Pulp, Hamburg (2010)
  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Grüne Bioraffinerie: Ganzheitliche Nutzung von Grassilage für die Herstellung von Grund- und Feinchemikalien. 28. Jahrestagung der Biotechnologen / ProcessNet (2010) Aachen
  • T. Sieker, A. Neuner, D. Dimitrova, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; Simultane Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation bei der Nutzung von grüner Biomasse zur Produktion von Bioethanol. 28. Jahrestagung der Biotechnologen / ProcessNet (2010) Aachen
  • Sebastian Poth, Tim Sieker, Roland Ulber; Nutzung von Presssäften nachwachsender Rohstoffe. 28. Jahrestagung der Biotechnologen / ProcessNet (2010) Aachen
  • T. Sieker, D. Dimitrova, A. Neuner, N. Tippkötter, K. Muffler, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber; A Green Biorefinery for the Production of Ethanol, Organic Acids and Polyphenols from Grass Silage. 1st European Congress on Applied Biotechnoloy (2011) Berlin
  • T. Sieker, A. Duwe, K. Muffler, N. Tippkötter, R. Ulber; A Silage-based Circular Flow Green Biorefinery. Industrial Use of Renewable Resources (2012) Frankfurt
  • T. Sieker, N. Tippkötter, K. Muffler, R. Ulber; Eine grüne Bioraffinerie zur Gewinnung von organischen Säuren, Phenolsäuren und Ethanol. Vortrags- und Diskussionstagung Biopharmazeutische Produktion (2012) Freiburg
  • T. Sieker, A. Duwe, D. Dimitrova, A. Neuner, K. Muffler, N. Tippkötter, H.-J. Bart, E. Heinzle, R. Ulber, Production of Organic and Phenolic Acids in a Circular Flow Green Biorefinery. 8th Conference on Renewable Resources and Biorefineries (2012) Toulouse
  • T. Sieker, A. Duwe, N. Tippkötter, K. Muffler, R. Ulber: Herstellung von Ethanol, Phenolsäuren, organischen Säuren und Biogas durch vollständige Nutzung von Grassilage in einer Bioraffinerie. 30. Jahrestagung der Biotechnologen (2012) Karlsruhe