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Lay summary
Der Ersatz von fossilen Energieträgern mit Treibstoff-Ethanol, hergestellt aus erneuerbaren Lignozellulose-Materialien wie zum Beispiel Stroh oder Holz, ist eine wichtige Massnahme zur Eindämmung der klimaschädlichen CO2-Emissionen. Das Projekt verfolgt eine neue Strategie, welche es erlaubt, Ethanol in einem einfacheren und damit ökonomisch attraktiveren Prozess herzustellen.
Hintergrund: Die derzeitige Klimaerwärmung ist auf den Ausstoss von anthropogenen Treibhausgasen wie CO2 zurückzuführen, von denen ein grosser Teil im Transportwesen erzeugt wird. Eine wichtige Massnahme zur Eindämmung dieser Emissionen ist der vermehrte Einsatz von erneuerbaren Treibstoffen, wie das schon heute verwendete Ethanol, welches aber bisher meist auf Zuckerrohr oder Maisstärke als Rohstoff basiert und somit Nahrungs- und Futtermittel konkurrenziert. Alternativ, aber technisch schwieriger, kann Ethanol auch aus Lignozellulose-Materialien, wie zum Beispiel Stroh, Grüngut-Abfällen oder Holz, hergestellt werden. In dem derzeitigen Prozess wird in einem ersten Schritt die Biomasse thermo-chemisch vorbehandelt, um die nachfolgende enzymatische Spaltung von Zellulose in Einfachzucker zu ermöglichen, welche schliesslich mit Hilfe von Mikroorganismen zu Ethanol vergärt werden. Um die Kommerzialisierung von Lignozellulose-Ethanol voranzutreiben, muss dieser Prozess stark vereinfacht und kostengünstiger werden.
Ziel: In dem Projekt soll ein vereinfachter, integrierter Prozess, welcher die direkte Herstellung von Ethanol aus lignozellulosehaltiger Biomasse ermöglicht, entwickelt und untersucht werden. In dem vorgeschlagenen Verfahren werden die Herstellung der notwendigen Zellulose-spaltenden Enzyme, die Verzuckerung der Biomasse sowie die Fermentation der Zucker und gegebenenfalls die Vorabtrennung des Ethanols in einem einzigen kontinuierlichen Bioreaktor zusammengefasst.
Bedeutung: Die Verminderung von CO2-Emissionen mittels des teilweisen Ersatzes von fossilen mit erneuerbaren Treibstoffen ist ein global formuliertes Ziel, welches auch mit politischen Direktiven in der EU und in den USA erreicht werden soll. Diese Massnahmen erzeugen ein enormes Marktpotenzial und erfordern erhebliche Anstrengungen und Investitionen, um umgesetzt werden zu können. Forschungsprogramme, welche die Entwicklung von alternativen, emissionsarmen Energieträgern mit dem Potential zur kurz- bis mittelfristigen Kommerzialisierung zum Ziel haben, sind hierfür unumgänglich.