PLAntCycle - Integrierte mikrobiologische Konversion pflanzlicher Rohstoffe in den Biokunststoff PLA

Abstract

Das Vorhaben PLAntCycle untersuchte die Nutzung pflanzlicher lignocellulosehaltiger Rohstoffe für die biotechnologische Herstellung von Milchsäure als Monomer für Polylactid (PLA). Im Mittelpunkt standen die Vorbehandlung von Stroh und weiteren cellulosehaltigen Reststoffen, die enzymatische Hydrolyse, die Bewertung der mikrobiellen Umsetzbarkeit sowie die stofflich-energetische und ökologische Einordnung der Prozesskette. Durch Wasser- bzw. Heißwasser-Vorbehandlung in Kombination mit Organosolv-Aufschluss konnte die enzymatische Hydrolysierbarkeit von Stroh deutlich verbessert werden. Der P-Faktor erwies sich als geeignetes Hilfsmittel zur Bewertung der thermischen Aufschlussintensität und zur Unterstützung der Maßstabsübertragung. Die Skalierung des Organosolv-Aufschlusses in den 50-L-Maßstab wurde experimentell umgesetzt; dabei zeigte sich insbesondere die Bedeutung von Waschführung, Fest-Flüssig-Trennung und Prozessintegration. Ergänzend wurden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der vorbehandelten Biomasse, die Übertragbarkeit auf weitere Rohstoffströme sowie Reststoff- und Abwasserverwertungsoptionen untersucht. Die modellbasierte Bewertung zeigte, dass Ethanolrückgewinnung, Wasserführung, Wärmebedarf und Nutzung von Nebenströmen die ökologische und wirtschaftliche Einordnung des Gesamtprozesses wesentlich bestimmen.