Entwicklung von Verfahren und Prozessmodellen zur Fraktionierung von Lignocellulose

In der vorliegenden Arbeit wurden Verfahren und Prozessmodelle zur Gewinnung von Glukose-, Xylose- und Ligninproduktströmen aus den lignocellulosehaltigen Rohstoffen Weizenstroh, Miscanthus und Pappelholz entwickelt. Der Gesamtprozess bestand aus der Entfernung von Lignin und Hemicellulose durch Vorbehandlung der Lignocellulose, der enzymatischen Hydrolyse der vorbehandelten cellulosereichen Faserfraktion bei möglichst hohen Feststoffkonzentrationen und der Abtrennung von Lignocellulose-Abbauprodukten aus der hemicellulosehaltigen Aufschlusslösung (Detoxifikation) zur Steigerung der Fermentierbarkeit.

Aufgrund der unausweichlichen Verknappung fossiler Rohstoffe und den zunehmenden klimatischen Auswirkungen von Treibhausgasen wird in Zukunft die nachhaltige Nutzung nachwachsender Rohstoffe immer bedeutender werden. Lignocellulosehaltige Rohstoffe werden hierbei eine wichtige Rolle spielen, da sie mit ihrem jährlichen Produktionspotential von 150 Milliarden Tonnen pro Jahr in ausreichenden Mengen vorhanden sind und nicht in direkter Konkurrenz zur Futtermittel- und Nahrungsmittelindustrie stehen.
In dieser vorliegenden Arbeit wurden daher Verfahren und Prozessmodelle zur Fraktionierung von Lignocellulose in getrennte Glukose-, Xylose- und Ligninproduktströme entwickelt. Diese getrennten Produktströme sind Grundlage einer Lignocellulose-Bioraffinerie, in der die Lignocellulose in ihrer Gesamtheit stofflich und energetisch genutzt werden kann. Der entwickelte Gesamtprozess bestand aus der Entfernung von Lignin und Hemicellulose durch Vorbehandlung der Lignocellulose, der enzymatischen Hydrolyse der vorbehandelten cellulosereichen Faserfraktion bei möglichst hohen Feststoffkonzentrationen und der Abtrennung toxischer Lignocellulose-Abbauprodukte aus der hemicellulosehaltigen Aufschlusslösung (Detoxifikation).