Bioraffinerien: Biomasse statt Erdöl

10.08.2017

Das Bild zeigt ein Technikum zur Kultivierung verschiedener Mikroorganismen von oben.

Mithilfe von Bioraffinerien entstehen aus biogenen Rohstoffen wertvolle Produkte wie etwa Chemikalien – gerade auch für die Industrie. Eine neue Förderinitiative „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ bringt intelligente Lösungen auf den Weg. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) will die Potenziale der Bioraffinerien für die Bioökonomie noch umfassender als bisher nutzbar machen und ihre technologische Weiterentwicklung voranbringen und startet deshalb die Förderinitiative „Technologie-Initiative Bioraffinerien“.

Die wachsende Weltbevölkerung benötigt Jahr für Jahr mehr Nahrungsmittel, Rohstoffe, hochwertige Produkte und Energie. Gleichzeit müssen wir dem Raubbau an der Erde Einhalt gebieten. Wege aus dem Dilemma bietet die an natürlichen Stoffkreisläufen orientierte Bioökonomie. Diese ressourceneffiziente, nachhaltige Wirtschaftsweise setzt vielfach auf Biomasse: Vor allem Pflanzen liefern anstelle von Erdöl und Co. die notwendigen Rohstoffe.

Spannende neue Möglichkeiten ergeben sich dabei durch Bioraffinerien. Anders als herkömmliche Raffinerien „füttern“ ihre Betreiber sie nicht mit Rohöl, sondern vor allem mit Biomasse oder aber industriellen Abfällen. Das können zum Beispiel Stroh, Holzspäne oder auch Abwässer aus der Papierherstellung sein. Kombinierte biotechnologische, chemische, thermische oder mechanische Verfahren lassen daraus biobasierte Produkte entstehen. Diese schonen Natur, Umwelt und Klima. Zudem machen sie uns unabhängiger von fossilen Rohstoffen und den Erdöllieferanten. Die innovative Bioökonomie verspricht große Chancen für Wachstum und Beschäftigung. Darin spielen Bioraffinerien eine große Rolle. Sie könnten in Zukunft eine umfassende Verwertung unterschiedlichster biogener Rohstoffe in ein breites Spektrum biobasierter Grundstoffe ermöglichen. Diese können dann entweder in bestehende oder aber auch völlig neuartige Prozess- und Wertschöpfungsketten diverser Anwenderindustrien einfließen.

Intelligente, technologische Lösungen sind vor allen Dingen im Hinblick auf eine möglichst vollständige Verwertung biobasierter Roh- und Reststoffe gefragt. Für die Bundesregierung gilt dabei der Grundsatz: Die Nahrungsmittelproduktion hat stets Vorrang. Nur pflanzliche Biomasse, die nicht der Ernährung dient, oder Abfälle dürfen zu Rohstoffen, Produkten oder Energie weiterverarbeitet werden. Daher erfordert biobasiertes Wirtschaften ganzheitliche Forschungs- und Lösungsansätze. Durch eine intelligente Verknüpfung von Prozess- und Wertschöpfungsketten kann eine umfassende Verwertung von Biomasse ermöglicht und zugleich mögliche Konkurrenzen der Nutzung biobasierter Rohstoffe vermieden werden.

Die Besonderheit von Bioraffinerien liegt in der sogenannten Konversion. Bei der Konversion werden komplexe und große Moleküle in kleinere Bestandteile umgewandelt. Diese lassen sich dann als Basischemikalien vielfältig nutzen. Zum Beispiel Lignin und Cellulose: Sie sind Holzbestandteile und auch in Abfällen der Papierindustrie enthalten. In Bioraffinerien werden sie in ihre Bausteine wie Zucker und Phenole zerlegt und für den Einsatz als Grundstoffe in weiterverarbeitenden Industrien veredelt.

Mit der Fördermaßnahme „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ intensiviert das BMBF Forschung, Entwicklung und Innovation für unterschiedliche Konversionsstufen in einer Bioraffinerie-Wertschöpfungskette. Dazu zählen die Vorbehandlung und Aufarbeitung des Rohstoffs, die Auftrennung der Rohstoffbestandteile zu Zwischenprodukten (Primärraffination) und deren Konversion zu Zielmolekülen (Sekundärraffination). Mit der Entwicklung geeigneter wissenschaftlicher und technologischer Grundlagen und der Kombination vielfältiger Technologien entstehen die „Bioraffinerien der Zukunft“. Sie sollen insbesondere wirtschaftlich konkurrenzfähige Produkte liefern.

Die Fördermaßnahme „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ ist eingebettet in die „Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030“. Bereits im September 2009 hat das Bundeskabinett den „Aktionsplan der Bundesregierung zur stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe“ verabschiedet. Als Folge erarbeiteten Vertreter von Wirtschaft, Forschung und Bundesministerien eine „Roadmap Bioraffinerien“. Mit ihr legte die Bundesregierung 2012 die Grundlagen für die Entwicklung und Implementierung von Bioraffineriekonzepten. Heute bewertet man Bioraffinerien allgemein als Innovationstreiber einer biobasierten Wirtschaft. So verwies etwa der deutsche Bioökonomierat 2016 in seinen Empfehlungen zur Weiterentwicklung der „Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie“ auf das große Potenzial von Bioraffinerien. Das Bundesforschungsministerium stellt bis zu 15 Millionen Euro für die startende „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ bereit.

Der Projektträger Jülich betreut die Förderinitiative „Technologie-Initiative Bioraffinerien“ im Auftrag des BMBF.