Biotechnologie (Fach) / 9. Nachwachsende Rohstoffe (Lektion)

In dieser Lektion befinden sich 81 Karteikarten

VL

Diese Lektion wurde von MiriWieni erstellt.

Lektion lernen

zurück  |  weiter 1 / 2

  • Def nachwachsende Rohstoffe 5 Charakteristika -organische Materialen -wachsen nach -Erzeugung land und forstwirtschaftlich -Verwendung Nichtnahrungsmittelbereich -Nutzung stofflich / energetisch
  • Begriff nachw. Rohstoffe -Was wird einbezogen? -Was nicht? ein: -organische Reststoffe Agrar, Forst, Marin -tierische Quellen wie Rindertalg raus: alte Baumbestände
  • Geschichte nachw. Rohstoffe -präindustrielle Gesellschaften: bedeutenste Quelle Energiegewinn, Kleidung, Behausung etc. -Substitution industrielle Revolution -Ölkrise 1973: Rückbesinnung
  • Wieso wurden Nachwachsende Rohstoffe verdrängt? Was und 3 vorteile -Erschließung billiger, fossiler Ressourcen -leicht verfügbar, standardisierte Zusammensetzung, Transporteignung
  • Problem fossiler Rohstoffe -Endlichkeit fossiler Ressourcen -Anreicherung Atmosphäre: Treibhauseffekt -Erhöhung Abfallaufkommen Kunsstoffe
  • Vorteile nachw. Rohstoffe 4 -Schonung fossiler -CO2 neutral -ökologische Vorteile: biologische Abbaubarkeit (nicht generell, nicht bei chem. Modifikation) -Nutzung Biosyntheseleistung Natur
  • Nachteil nachw. Rohstoffe Beschaffung und Logistik großer Aufwand => Wirtschaftlichkeitsfrage
  • Zusammensetzung höherer Pflanzen 92 % Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff 8 % Mineralien => Makro- und Mikronährelemente
  • Was bestimmt Wert nachw. Rohstoff? organische Stoffwechselprodukte => KH, Lipide, Protein, Lignin
  • 6 Getreide und Gräser als Energiepflanzen und Bedeutung -Mais: Substrat Biogasanlagen -Winterweizen: Festbrennstoff, S Biogas -Winterroggen: Festbrennstoff, S Biogas -Triticale: Festbrennstoff, Biogas, Bioethanol -Miscanthus: Festbrennstoff, Gas -Sorghumhirse: Substrat Biogas und Ethanol
  • 5 Öl und Faserpflanzen Energiepflanzen und Bedeutung -Winterraps: Biokraftstoff -Sonnenblume: Substrat Biogasanlage -Hanffasern: Langfasern Textilindustrie -Lein: Lang, Kurzfasern -Leindotter: Fasern, Lacke
  • 5 Holzpfllanzen als Energie- und Industriepflanzen -Rotbuche: Festbrennstoff, Möbel -Eiche: gleiches -Fichte: Festbrennstoff, Möbel, Papier -Pappel: Festbrennstoff, Spanplatten, Zellstoff -Weide: Energieholz
  • 3 Arten Energiepflanzen -Getreide und Gräser -Öl- und Faserpflanzen -Holzpflanzen
  • Bioraffinerie Def -explizit integratives, multifunktionelles Gesamtkonzept -nachhaltige, simultane Erzeugung Spektrum unterschiedlicher Zwischenprodukte und Produkte -möglichst vollständige Verwendung Teile
  • 4 Schritte Bioraffination -Rohstoffbereitstellung -Primärraffination -Sekundäraffination -Vermarktung
  • Verfahrensschritte Bioraff Zwischenstufen -Rohstoffe -Plattformen -Zwischenprodukte -Endprodukte
  • Primärraffination Def -Auftrennung Biomassekomponenten zu Intermediaten -üblicherweise unter Vorbehandlung und Konditionierung Biomasse
  • Sekundärraffination -Herstellung größere Zahl Produkte aus Intermediaten über Konversationsschritte -Intermediate als Rohprodukt ganz / teilweise zu Vor/Zwischenprodukten => ggf. weitere Veredelung
  • 3 Dinge, die nicht Bioraffination sind mit Bsp -Anlagen Konversation wo keine Primär oder keine Sekundärraffination zb Papierfabrik ohne vorgeschaltet Zellstoffwerk -Anlagen ohne Komponententrennung, Biomasse unverändert oder nur leicht modifiziert zb holzverarbeitendes Sägewerk -nur einziges Hauptprodukt  zb Biodieselherstellung
  • Klassifizierung Bioraffinerien nach Biomasse 3 -Anbaubiomasse -aquatische Biomasse -biogene Rest- und Abfallstoffe
  • Anbaubiomasse BM, Plattform, Produkte, Prozesse Ölpflanzen, Stärke/Zucker, Gräser, Holz Plattform: niedermolek. Kohlenhydrate, polymere KH, Lignocellulose, Proteine Produkte: Chemikalien, Werkstoffe, Futtermittel,  Prozesse: physikalisch einschl. mechanisch, thermochemische Verfahren wie Verbrennung
  • aquatische Biomasse Algen Plattform: Pflanzenöle, fasern Produkte: NM Prozesse: chem. Verfahren 
  • biogene Rest- und Abfallstoffe Def, Plattform, Produkte, Verfahren -land- und forstwirtschaftlich: Stroh, Gülle etc -biogene Reststoffe aus Verarbeitung: Molke, Trester, Treber -biogene Abfallstoffe: Altspeisefett und Holz Plattform: Pyrolyseöl, Presssaft, Biogas, Syngas Produkte: Bioenergie, Energieträger, Elektrizität, Wärme biotechnolog. Verfahren
  • stofflich getriebene Bioraffinerie -Produkte: Ausrichtung hauptsächlich Chemikalien- und Werkstoffspektrum -Kopplungsprodukte und Reststoffe: Erzeugung Bioenergie, Nahrungs- und Futtermittel
  • energetisch getriebene Bioraffinerie -mengen- und wertschöpfungsmäßig Ausrichtung auf Bioenergieträger -Chemikalien und Werkstoffe in geringerem Maße -Koppelprodukte zur Produktion Chemikalien, Werkstoffen, Futtermitteln
  • 5 Bioraffinerie-Konzepte -Zucker/Stärke -Pflanzenöl/Algenlipid -Lignocellulose -Synthesegas -Biogas
  • 2 Entwicklungsansätze Bioraffinerien -Bottum-up -Top-Down
  • Bottom-up Ansatz -Erweiterung einer bereits vorhandenen Biomasseverarbeitungsanlage -Ziel: erweiterte Produktpalette, Ausweitung Anknüpfung zusätzlicher Technologien
  • Beispiel Bottom-up Ansatz aus Getreide Stärke dann Glucose neue Produkte: aus Stärke zusätzlich Ethanol und Papierstärke aus Glu: Zuckeralkohole, Fermentationsprodukte
  • Top-down-Ansatz -Neukonzeption von hoch integrierten Anlagen zur Erzeugung großer Produktvielfalt für verschiedene Märkte -üblicherweise Ganzpflanzennutzung Ziel
  • Glycerin Entstehung Aussehen Mischbarkeit 2 Eigen Kopplungsprodukt Spaltung Triglyceriden => Glycerinwasser Eigenschaften: farblos, klar, hygroskopisch, mit Wasser und Ethanol mischbar, hohe Viskosität, nicht toxisch
  • Reinigung von Glycerin Glycerinwasser 1. Eindampfen 2. Vorreinigen 3. Ionentauscher, Eindampfen  Alernative: Rektifikation, Refining
  • Reinheitsgrade Glycerin -hochrein: 99,8 %  LM, Pharma, Kosmetika -86 % Rest vorwiegend Wasser, Handhabung geringere Viskosität -weitere mit starken Verunreinigungen -koscher aus pflanzlichen Fetten
  • Anwendungen Glycerin -Medizin, Pharmazie: Hustensäfte, Feuchthaltemittel -Körperpflegemittel: Lömittel, Weichmacher, Schmiermittel / Feucht in Cremes -Tabak: Verhinderung Krümeln -LM: Lösungs- und Süßungsmittel (60 % Süßkraft Zucker); Weichmacher, Feuchte
  • Glycerin-Derivate -Monoglyceride: Emulgatoren -Glycerinether: Monomere => Kosmetik, LM                        Polymere: Katalysatorträger, Löslichkeit -Propandiole -Epichlorhydrin: Harzherstellung -Dihydroxyaceton durch Acetobacter oxydans -Dehydratisierung zu Acrolein Weiteroxidation Acrylsäure
  • Beispiel Top-down-Ansatz Holz => Synthesegas vorher neu: Chemikalien, Methanol => Kraftsstoffe, Strom und Wärme 
  • Zuckerraffinerie Zuckerrüben => Zucker stofflich/energetisch Kopplungsprodukte Melasse/ Schnitzel
  • Stärkeraffinerie Getreide, Kartoffeln => Stärke stofflich/energetisch Kopplungsprodukte Proteine, Faserreste
  • Pflanzenöl-Bioraffinerie Ölsaaten => Pflanzenöl, daneben Kopplungsprodukte daraus: Speiseöl, Fettsäuren, Glycerin => hieraus stoffliche und energetische Produkte
  • Algenlipid-Bioraffinerie Algenbiomasse in Algenrohöl und Restbiomasse aus Algenrohöl: FS und Glycerin => stoffl und energetische Produkte, lipophile Wertstoffe
  • Alginate Gewinnung, Bestandteile -Gewinnung aus Braunalgen bestimmter Gattungen Zellwandbestanfteile und Salze von Na, K, Ca, Mg 
  • Ablauf Gewinnung Alginate 5 Schritte -Mahlen und Waschen Algen -Extraktion Algininsäure -Fällung Zugabe von CaCl2 -Säurebehandlung Bildung Algininsäure -Zugabe Na2Co3: Na-Alginat-Pulver
  • Einsatz von Alginaten Verdickungsmittel und Stabilisator Speiseeis, Mayo, Salatdressing, Milchdesserts, Kuchencremes 
  • Lignocellulose-Bioraffinerie Biomasse ab gehen Kopplungsprodukte Produkte: Cellulose, Hemicellulose, Lignin jeweils stoffliche und energetische Produkte, wobei Cellulose und Hemicellulose zsm.
  • Cellulose Def Vorkommen Homopolysacharid aus  beta-1,4-verknüpfter Glucose 500-5000 Glucosebausteine  Bestandteil pflanzliche ZW, in Holz bis zu 50 % je nach Holzart Baumwolle, Jute, Flachs, Hanf, Holz
  • Cellulose Eigenschaften 3 -unlöslich in Wasser und organischen Lösemitteln  -kristalline und amorphe Bereiche -mehrere Molekülketten => Mikrofibrillen
  • Cellulose Gewinnung -aus Holz nach Entrinden und Zerfasern mit rotierenden Messern -Aufschluss Sufat / Sulfitverfahren
  • Vergleich Sulfit / Sulfatverfahren ph, Temp, Aufschluss, NP, Nachteile Sulfat:  basisch, 150-180, fast alle Hölzer, NaOH, Na2S, Na2Co3; Schwarzlauge, Umweltbelastung flüchtige S-Verbindungen, schwerer bleichende Zellstoffe Sulfit: sauer bis neutral, 140-150, nur spezielle harz- und kieselsäurearme, Ca(HSO3)2, Sulfitablauge, längere Reaktionszeiten   
  • Produkte aus Cellulose -Papier -Nanocellulose mit Thixotropen Eigenschaften -Viskoseseide -Cellluloseester: wie Acetate in Folien, Fasern -Celluloseether: Carboxymethylcellulose Emulgator, Stabilisator
  • Nanocellulose mit thixotropen Eigenschaften 3 -mikrofibrilliert: LM-Industrie Emulsionen etc. -nanokristallin: hohe mechanische Stabilität -bakt. Nanocellulose: Medizin Implantate und Wundauflagen

zurück  |  weiter 1 / 2