Smarte Bioökonomie - Innovationen für eine nachhaltige Zukunft Dipl Smarte Bioökonomie - Innovationen für eine nachhaltige Zukunft Dipl.-Ing. (FH) Jan Postel © Anklam Bioethanol GmbH simul+Werkstatt Ernährungswirtschaft: Intelligente Verwertung von Nebenprodukten in der Lebensmittelherstellung 26. April 2017, Friweika eG, Weidensdorf/Sachsen

Die Biomasse in der Ökonomie (CLICK!) Eine zukünftige Wirtschaftsform muss auf erneuerbaren – also nachwachsenden Ressourcen gründen ( Biomasse) Biomasse sichert unsere gesunde Ernährung ( Ernährung) - zukünftig auch unsere materiellen Bedürfnisse ( Stoffliche Nutzung) Für alle Veredelungsvorgänge, Wertschöpfungsketten sowie Anbau, Ernte, Transport von Biomasse, die Steuerung und das Monitoring benötigen wir erneuerbare Energie (CLICK!) Wind, Solar, Wasser und Bioenergie. Smarte Bioenergie versorgt zuverlässig („auch nachts bei Windstille“) Produktionsprozesse, Transport und Erntevorgängen mit Energie aus Rest- du Nebenproduktströmen (Beispiele: Sägenebenprodukte der Holzwirtschaft, Stroh als Koppelprodukte der Ernte, Zwischenfrüchte, Reste aus der Lebensmittelproduktion) Das skizzierte Wirtschaftssystem kann als „Bioökonomie“ bezeichnet werden (CLICK!) Nährstoffrecycling aus den eingesetzten Rohstoffen, z.B. über Klärschlamm (Phosphor – eine sehr begrenzte Ressource, D ist 100% importabhängig)  Bioenergietechnologien können hier Kreisläufe schließen Wichtig: intelligente, integrierte und gekoppelte energetische Nutzung von Biomasse Quelle: DBFZ, 2015

Biomasse-Reststoffpotentiale industrieller Rohstoffe Bespiele für genutzte Reststoffe/Rohstoffe; Theoretisches Reststoffpotential industrielle Reststoffe insgesamt 13,6 Mio. t TS (9 % des Gesamten Potentials (151 Mio. t TS) Kernaussage: große Potentiale vorhanden, aber zumeist schon in Nutzung. Im Bereich der industriellen Reststoffe kann das Aufkommen in der Regel nur indirekt über die Auswertung entsprechender Verfahrensprozesse ermittelt werden. Keine Statistiken vorhanden wie im Forst- und landwirtschaftlichen Bereich Inwiefern bestehende Stoffströme in eine höherwertige oder effizientere Nutzung umgelenkt werden können, ist unklar. Aufgaben sind also: Potentiale vollständig erfassen unerschlossene Potentiale nutzbar machen Erforschung einer höherwertigeren oder effizienteren Nutzung der Potentiale Quelle: Brosowski, A., Adler, P., Erdmann, G., Stinner, W., Thrän, D., Mantau, U., Blanke, C., Mahro, B., Hering, T., Reinhold, G., (2015) Biomassepotenziale von Rest- und Abfallstoffen. Status quo in Deutschland, Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe, Bd. 36. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR).

Unsere Vision: Smarte Bioökonomie für eine nachhaltige Zukunft Sichere, saubere, integrierte und intelligente Biomassenutzung für ein nachhaltiges Wirtschaftssystem Integrierte, konkurrenzfreie und bedarfsgerechte Energiebereitstellung Koppelproduktion biobasierter Energieträger Entwicklung hocheffizienter und sauberer Technologien Vollumfassendes Nachhaltigkeitsmonitoring Optimale Wertschöpfungsketten aus Biomasse Vielfältige Ziele der Biomassenutzung: energetisch, stofflich, Klima- und Ressourcenschutz, Versorgungssicherheit, Entwicklung ländlicher Räume Trends: Wachsende Nachfrage Bevölkerungswachstum, steigender Fleischkonsum, Ressourcenknappheit Herausforderung: Begrenztes und veränderliches Biomasseangebot Flächenverfügbarkeit, Klimaeinfluss, land- und forstwirtschaftliche Produktionsmethoden, politische Randbedingungen ZIEL: Eine klimaneutrale Bioökonomie auf Basis erneuerbarer Ressourcen

Anaerobe Verfahren Zielsetzung des Forschungsschwerpunkts „Biogasanlagen müssen hinsichtlich ihrer Substrate und der Bioenergiebereitstellung flexibler werden. Nur dann werden sie auch in Zukunft einen wesentlichen Beitrag zur Sicherung der Energieversorgung leisten können“. (Dr. Jan Liebetrau, DBFZ) Zielsetzung des Forschungsschwerpunkts Flexibilisierung in Bezug auf Substrate und Prozessführung Prozessüberwachung und -regelung Emissionsminderung Effizienzsteigerung und Kostensenkung Koppelung von stofflicher und energetischer Biomassenutzung © DBFZ 2 Forschungspunkte herausgreifen und kurz vorstellen Umfangreiche Erfahrungen mit diversen Einsatzstoffen: Trester, Treber, Schlempe, Melasse, Getreide aus der Stärkeproduktion, Gemüseabfälle allg. Schlachtabfälle, verschiedene Pressrückstände Umfangreiche technische Ausstattung Labor Gärversuche, Analytik - Chromatographie, Futtermittelanalytik, Wichtige Projektreferenzen (Auswahl): Bioenergie-Flexibilisierung als regionale Ausgleichsoption im deutschen Stromnetz (Regiobalance) Betriebsbedingte Emissionen an Biogasanlagen (BetEmBGA) Potenziale zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Biogasanlagen - Energetische Effizienz von Repoweringmaßnahmen Bild: DBFZ

Auskopplung chemischer Wert- und Grundstoffe Produktion von Capronsäure und Caprylsäure aus Biomasse mittels anaerober Fermentation (CAPRAFERM®-Prozess) Verwendung komplexer Substrate (z.B. Nawaros, Abfälle) ohne vorherige Vorbehandlung wie z.B. Verzuckerung möglich Koppelprozess (Bioraffinerieverfahren) mit energetischer Biomassenutzung (Biogas) OH O Capronsäure (C6) Nutzung der Spezialchemikalien möglich für: Nahrungsmittelzusatzstoffe (z.B. Ester) Futtermittel Kosmetik Schmierstoffe Reinigungsmittel Treibstoffe, Drop-in-fuels (Patente angemeldet) Biokunststoffe Caprylsäure (C8) Mehr Infos: Dr. Heike Sträuber (heike.straeuber@ufz.de); http://www.ufz.de/index.php?de=41311

Angewandte Forschung am DBFZ Forschungsbiogasanlage Verbrennungstechnikum Biogaslabor Kraftstofftechnikum Motorprüfstand Analytiklabor Fotos: DBFZ / Jan Gutzeit

Angewandte Forschung am DBFZ Foto: Paul Trainer (DBFZ)

Vernetzung des DBFZ in Sachsen (Auswahl) Aufbau bundesweiter Innovationsplattformen Energie- und Umweltcluster Leipzig Inkubator in Kooperation mit NEU e.V. Einbindung in sächsische Innovationsstrukturen Gründernetzwerk der Leipziger Hochschulen und Forschungseinrichtungen Cluster der Spitzenforschung Nicht nur fachlich und inhaltlich gut aufgestellt, sondern auch weit vernetzt  Verweis auf Roman Sachsen im Zentrum Europäischer KMU-Netzwerke

Das können wir für Sie leisten Angewandte Forschung u. Entwicklung entlang der gesamten Wertschöpfungskette Technische, ökonomische und ökologische Bewertung, Marktanalysen und Datenbereitstellung Konzepterstellung, Bilanzierung und Integration in bestehende Prozesse nationale und internationale Vernetzung der vielschichtigen Forschungslandschaft Erarbeitung wissenschaftlich fundierter Entscheidungshilfen für die Politik, Wirtschaft und andere Institutionen Eruieren von Fördermöglichkeiten Fotos: DBFZ

Smart Bioenergy – Innovationen für eine nachhaltige Zukunft Wir laden Sie ein! Ansprechpartner Prof. Dr. Michael Nelles Daniel Mayer Prof. Dr. Daniela Thrän Dr. Jan Liebetrau Dr. Volker Lenz Dr. Franziska Müller-Langer Dr. Ingo Hartmann

Ausgewählte Forschungsfelder der Biogastechnologie Kleine, modulare Biogasanlagen Für flexiblen Einsatzort und breites Substratspektrum Zeitlich flexible Energiebereitstellung aus Biogasanlagen Speicherung der Energie (Gas / Strom / Wärme) Anpassung des Fütterungsregimes Auskopplung chemischer Wert- und Grundstoffe Rückgewinnung von Stickstoff und Phosphor als Dünger Extraktion organischer Säuren aus dem Gärprozess  z.B. Bio-Kunststoffe Kraftstoffe aus Biogas Verdichtung zu CNG  PKW Verflüssigung zu LNG  Nutzfahrzeuge