Gewinnung von präbiotischen Kohlenhydraten aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten

Kontakt: Andreas Zimmermann, M.Sc.

Hintergrund

Vor dem Hintergrund einer stetig wachsenden Weltbevölkerung sollen Bioraffinerien die steigende Nachfrage nach Energie und Rohstoffen decken und gleichzeitig eine gesicherte Nahrungsmittelversorgung gewährleisten, Emission möglichst reduzieren sowie Ressourcen schonen. Um bereits existierende und künftige Bioraffinerien wirtschaftlicher zu gestalten, gilt es, neben der Optimierung bestehender Prozesse und der Nutzung alternativer Rohstoffe, vor allem die Produktpalette zu vergrößern und neue Prozesse zu entwickeln (Roadmap Bioraffinerie, 2012).

Forschungsziel

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Seitenströme von Getreideverarbeitenden Bioraffinieren wie etwa Bioethanolanlagen höherwertig als bisher (i. d. R. Dünger, Tierfutter) genutzt werden. Dabei sollen gezielt Oligosaccharide (kurzkettige Zucker) mit präbiotischen Eigenschaften für den Nahrungs- und Futtermittelmarkt gewonnen werden (Abb.). Damit trägt dieses Projekt nicht nur zur möglichst abfallfreien Nutzung von Biomasse bei, sondern erhöht durch ein breiteres Produktportfolio auch die Wirtschaftlichkeit von entsprechenden Anlagen.

Vorgehen

Für dieses Vorhaben werden zunächst unter Einsatz einer geeigneten Analytik verschiedene Seitenströme (z. B. Schlempe) hinsichtlich ihres Gehalts an Oligosacchariden charakterisiert. Der Fokus liegt auf sogenannten Fructooligosacchariden (Fructanen) und Pentosanen (Xylose- und Arabinosehaltige Saccharide). Anschließend gilt es aus potentielle Stoffströme mit unterschiedlichen chemischen, biochemischen und mechanischen Verfahren die identifizierten Oligosaccharide abzutrennen, um daraus einen ökonomisch darstellbaren Prozess im Sinne einer integrierten Bioraffinerie zu entwickeln, der abschließend ökonomisch und ökologisch zu bewertet ist.

Zur Charakterisierung der betrachteten Seitenströme werden am IUE verschiedene Analyseme-thoden etabliert:
-    Quantifizierung: Fructan- und Pentosangehalt (HPLC-RI)
-    Molekulare Struktur: Fructan- und Pentosan-Molekülgrößenverteilung (SEC-RI)


Abb.: Schematische Darstellung der Projektidee – Verwertung von Seitenströmen durch die Gewinnung hochwertiger Oligossacharide