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Algae4BioEcoBW - Identifikation von innovativen Prozessketten einer biobasierten Wirtschaft - Analyse und Integration in ein bioökonomisches Standortmodell Baden-Württemberg

Volltext

Beschreibung

Der durchgeführte Forschungsansatz kombinierte die energetische und stoffliche Verwertung agrarischer Biomasse mit der Mikroalgenkultivierung und basiert auf Ergebnissen eines speziell für bioökonomische Fragestellungen entwickelten Modellverbunds, der sich in drei Untersuchungsebenen gliedert. Die erste Ebene umfasst die Abschätzung agrarischer Biomassepotentiale durch das landwirtschaftliche Angebotsmodell EFEM (Economic Farm Emission Model). Die zweite Ebene untersucht die technologische Umsetzung und Wirtschaftlichkeit verschiedener Arten und Größen der Mikroalgenkultivierung zur Verwertung biogener Substrate aus agrarischen Rohstoffen. Die dritte Ebene integriert die erste und zweite Ebene in dem technoökonomischen Standortoptimierungsmodell BiOLoCaTe (Biomass value chain integrated Optimization for Location, Capacity and Technology planning), um eine Konzeptbewertung des vorgestellten Prozesspfads für Baden-Württemberg durchzuführen. Die Anbindung einer phototrophen Mikroalgenkultivierung an eine Biomasseverbrennung und einer heterotrophen Mikroalgenkultivierung an eine Lignocellulose Bioraffinerie wurden untersucht. Basierend auf einer intensiven Literaturauswertung wurde die phototrophe Mikroalgenkultivierung, die den Kohlenstoff aus der Biomasseverbrennung nutzen sollte, bereits in der zweiten Untersuchungsebene als ungeeignet bewertet. Trotz hoher Umweltstandards ist die Qualität des Rauchgases bei der Verbrennung unzureichend, um von phototrophen Mikroalgen verwertet zu werden. Im Gegensatz dazu erscheint die heterotrophe Kultivierung von Mikroalgen in einer Lignocellulose Bioraffinerie vielversprechend. Eine Kombination aus der Veräußerung und Weiterverwertung der Biomassebestandteile in Mikroalgenreaktoren ist unter den getroffenen Annahmen (insb. Preisannahmen) wirtschaftlich. Die Biomasse wird dabei im Organosolv-Verfahren in ihre Bestandteile zerlegt, um anschließend über die Hydrolyse und Abtrennung Lignin und Zucker zu extrahieren. Das qualitativ hochwertige Organosolv-Lignin wird am Markt verkauft, die extrahierte Glukose kann von Mikroalgen wertschöpfend verwertet werden. Im Rahmen dieser Konzeptstudie wurde angenommen, dass das dadurch hergestellte Algenpulver als Eiweißsubstitut am Markt vertrieben wird und tierisches Eiweiß ersetzt. Das Konzept der Lignocellulose Bioraffinerie kann durch die Mikroalgenkultivierung aufgewertet werden, sodass bereits kleineren dezentralen Anlagen ein profitabler Betrieb ermöglicht wird. Die optimalen Standorte für diese Anlagen liegen in Regionen, die ein relativ hohes Biomasseaufkommen aufweisen, wie bspw. der Nordosten und der zentrale Nordwesten Baden-Württembergs. Das preisabhängige Angebot von Reststroh und Miscanthus beeinflusst durch ihre Bestandteile das Volumen der verkaufsfähigen Endprodukte.

Metadaten

TitelAlgae4BioEcoBW - Identifikation von innovativen Prozessketten einer biobasierten Wirtschaft - Analyse und Integration in ein bioökonomisches Standortmodell Baden-Württemberg 
Stand 2018 
Seitenzahl46 
Förderkennzeichen BWBÖ17006

 

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