VerfahrenstechnikPflanzenpotentiale industriell nutzen
Im Zuge der Umstellung auf eine biobasierte Wirtschaft, die
Bioökonomie, werden neben neuen Produkten auch neue Verfahren zur
Herstellung entwickelt.
Das Rheinische Revier ist stark durch die Landwirtschaft geprägt. Diese erzeugt nicht nur Nahrungsmittel, sondern auch Kunststoffe oder Kraftstoffe aus z.B. Mais oder Raps. Neben Pflanzen können auch Reststoffe wie Gülle und Haushaltsmüll in Grundstoffe für neue biobasierte Produkte umgewandelt werden. Diese Grundstoffe können in der Pharma- oder Chemieindustrie eingesetzt werden.
Das Rheinische Revier ist stark durch die Landwirtschaft geprägt. Diese erzeugt nicht nur Nahrungsmittel, sondern auch Kunststoffe oder Kraftstoffe aus z.B. Mais oder Raps. Neben Pflanzen können auch Reststoffe wie Gülle und Haushaltsmüll in Grundstoffe für neue biobasierte Produkte umgewandelt werden. Diese Grundstoffe können in der Pharma- oder Chemieindustrie eingesetzt werden.
Nutzung verfahrenstechnischer Prozesse
Diese Umwandlung von biobasierten Stoffen erfolgt durch verfahrenstechnische Prozesse
zur Auslegung, zum Aufbau und Betrieb von Apparaturen, die zusammen eine große Industrieanlage
ergeben. Die biobasierten Produkte werden oft durch die
Verwendung von Bakterien hergestellt.
Mehr Informationen dazu gibt es hier.
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ProduktentwicklungKleiner Maßstab im Labor
Im
Laufe der Produktentwicklung untersuchen Forscher zahlreiche Pflanzen
auf passende Eigenschaften für die Produktion von biobasierten Produkten. Dazu beginnen
Biologen und Chemiker zunächst im kleinen Maßstab im Labor, da sich der Prozess
mit seinen
Produktionsbedingungen aufgrund des verwendeten Rohstoffs verändern kann.
Vom Labor in die PilotanlageScale-Up
Sobald Forscher die optimalen Produktionsbedingungen
gefunden haben, kann das Verfahren in immer größer werdenden Anlagen,
sogenannten Pilotanlagen, getestet werden. Hierbei können die Bioreaktoren bis zu
10 m hoch sein.
Herzstück der ProduktionsanlageDer Bioreaktor
Bioreaktoren, in denen die biochemischen Reaktionen
kontrolliert ablaufen, sind das Herzstück der Anlage.
Mithilfe von Rührern und Heizflächen können Rührgeschwindigkeit und Temperatur eingestellt werden. Diese beiden Parameter haben einen wesentlichen Einfluss auf das Wachstum der Bakterien. Mithilfe von Schläuchen werden Lösungen hinzugegeben, um die Lebensbedingungen für die Bakterien in einem optimalen Zustand zu halten. Dies kann gleichzeitig durch Messsonden kontrolliert werden.
Für die Konzeption und den Betrieb von Pilotanlagen, wird weitere Expertise benötigt.
Mithilfe von Rührern und Heizflächen können Rührgeschwindigkeit und Temperatur eingestellt werden. Diese beiden Parameter haben einen wesentlichen Einfluss auf das Wachstum der Bakterien. Mithilfe von Schläuchen werden Lösungen hinzugegeben, um die Lebensbedingungen für die Bakterien in einem optimalen Zustand zu halten. Dies kann gleichzeitig durch Messsonden kontrolliert werden.
Für die Konzeption und den Betrieb von Pilotanlagen, wird weitere Expertise benötigt.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit
Ingenieure befassen sich mit der Konstruktion aller Bauteile,
sowie der Konzeptionierung der gesamten Anlage. Dabei wird die genaue Position
von jedem Rohr und jeder Schraube festgelegt.
Die enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und Ingenieuren ist hier von großer Bedeutung, damit der Bioreaktor so gebaut wird, dass die biochemische Reaktion optimal ablaufen kann. Hierbei können zum Beispiel eine thermische Dämmung des Reaktors oder die Wahl des Rührers entscheidend sein.
Die enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und Ingenieuren ist hier von großer Bedeutung, damit der Bioreaktor so gebaut wird, dass die biochemische Reaktion optimal ablaufen kann. Hierbei können zum Beispiel eine thermische Dämmung des Reaktors oder die Wahl des Rührers entscheidend sein.
Ohne Digitalisierung läuft nichts…
Damit in der Anlage keine Unfälle passieren, wird eine
Software entwickelt, um die Prozesse zu überwachen. Dabei werden Thermometer,
Rührer, Ventile und vieles mehr an die Software angeschlossen.
Somit ist der Beruf des Programmierers essentiell für einen sicheren Ablauf der Anlage.
Somit ist der Beruf des Programmierers essentiell für einen sicheren Ablauf der Anlage.
… aber auch das menschliche Auge ist bei der Überwachung der Anlagen unerlässlich
Diese
Software muss im Betrieb rund um die Uhr überwacht werden, um auftretende
Fehlerstörungen sofort beheben zu können. Nur so kann die Anlage ohne Stillstand
weiterarbeiten und ein schwerer wirtschaftlicher Verlust wird vermieden. Ein
erneutes Anfahren der Anlage kann unter Umständen mehrere Tage dauern. Daher sind
immer speziell ausgebildete Techniker vor Ort.
Logistik verbindet
Die Unternehmen in der Industrie sind stark voneinander
abhängig, da die meisten Firmen nur ein Teilprodukt herstellen, welches von
wiederum anderen Firmen weiterverarbeitet wird.
Somit ist ein regelmäßiger logistischer Austausch notwendig, damit die Maschinen aller Firmen stehts weiterlaufen können.
Somit ist ein regelmäßiger logistischer Austausch notwendig, damit die Maschinen aller Firmen stehts weiterlaufen können.
Mit biobasierten Produkten erfolgreich in die Zukunft
Die Verfahrenstechnik ist also essentiell für die Produktion zahlreicher
Waren von Lebensmitteln bis zu biobasierten Kraftstoffen.
Wenn biobasierte Produkte nachhaltig produziert werden, können sie umweltfreundlicher und teils sogar günstiger hergestellt werden als Produkte aus fossilen Rohstoffen wie zum Beispiel Erdöl.
Die Verwendung biobasierter Rohstoffe wird im Vergleich zu fossilen Rohstoffen eine immer wichtigere Rolle spielen. Im Rheinischen Revier ist dafür viel Potential vorhanden.
Wenn biobasierte Produkte nachhaltig produziert werden, können sie umweltfreundlicher und teils sogar günstiger hergestellt werden als Produkte aus fossilen Rohstoffen wie zum Beispiel Erdöl.
Die Verwendung biobasierter Rohstoffe wird im Vergleich zu fossilen Rohstoffen eine immer wichtigere Rolle spielen. Im Rheinischen Revier ist dafür viel Potential vorhanden.
Bioökonomie als Zukunftschance?!
Das Rheinische Revier ist u. a. durch hervorragende Landwirtschaft und eine exzellente Forschung geprägt. Die Initiative BioökonomieREVIER möchte das Rheinische Revier daher, im Rahmen des Strukturwandels, gemeinsam mit allen Akteuren (Bürger, Unternehmen, Wissenschaft, Region, Politik)
in eine Modellregion für Bioökonomie umgestalten.
Bioökonomie bedeutet nachhaltig und biobasiert zu produzieren und zu wirtschaften. Hierbei kommen vor allem Pflanzen und Mikroorganismen zum Einsatz. Vorbild sind Kreisläufe aus der Natur. Dabei sollen Abfälle vermieden und gleichzeitig Umwelt und Ressourcen wie Boden und Wasser geschont werden.
Mehr Informationen gibt es unter:
www.BiooekonomieREVIER.de
Facebook: Modellregion Nachhaltige Bioökonomie
Bildnachweise:
© Folien 1, 10: Forschungszentrum Jülich/ Sascha Kreklau
© Folien 2, 5: Forschungszentrum Jülich/ BioökonomieREVIER
© Folie 3: Fotolia
© Folie 4: Forschungszentrum Jülich
© Folie 6: Fotolia, Alexander Raths
© Folie 7: jungmann.de
© Folie 8: AdobeStock
© Folie 9: Pixabay
in eine Modellregion für Bioökonomie umgestalten.
Bioökonomie bedeutet nachhaltig und biobasiert zu produzieren und zu wirtschaften. Hierbei kommen vor allem Pflanzen und Mikroorganismen zum Einsatz. Vorbild sind Kreisläufe aus der Natur. Dabei sollen Abfälle vermieden und gleichzeitig Umwelt und Ressourcen wie Boden und Wasser geschont werden.
Mehr Informationen gibt es unter:
www.BiooekonomieREVIER.de
Facebook: Modellregion Nachhaltige Bioökonomie
Bildnachweise:
© Folien 1, 10: Forschungszentrum Jülich/ Sascha Kreklau
© Folien 2, 5: Forschungszentrum Jülich/ BioökonomieREVIER
© Folie 3: Fotolia
© Folie 4: Forschungszentrum Jülich
© Folie 6: Fotolia, Alexander Raths
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