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Biobasierte Stoffe und Energie für die Bioökonomie
Ziel des Forschungsprogramms ist es, effiziente Technik und Verfahren zur Bereitstellung biogener Wertstoffe und Energieträger aus der Landwirtschaft für eine nachhaltige, biobasierte Stoff- und Energiewirtschaft zu entwickeln.
Faserpflanzen und Kurzumtriebsgehölze lassen sich mechanisch zu innovativen Produkten und zu Energieträgern verarbeiten. Zucker- und stärkehaltige Pflanzen sowie deren Reststoffe liefern mit Hilfe thermischer und biotechnologischer Stoffwandlungsprozesse Milchsäure, Biokohle und Biogas. Dabei gilt es, die spezifischen Stoffwechselleistungen der beteiligten Mikroorganismen besser zu verstehen und zu steuern.
Für eine erhöhte Wertschöpfung auf Basis einer umfassenden Nutzung biogener Roh- und Reststoffe entwickeln wir mit Beteiligung der Industrie Bioraffinerie- und Kaskaden-Konzepte.
Stoffliche Nutzung von Biomasse
Natürliche Ressourcen aus Land- und Forstwirtschaft bzw. Rest- und Abfallstoffe aus anderen Nutzungspfaden wurden noch vor der industriellen Revolution lange Zeit für die Herstellung von Stoffen und Gebrauchsgütern genutzt. Fossile Rohstoffe haben diese dann weitestgehend verdrängt, doch die Verknappung, Verteuerung und die mit ihrer Nutzung verbundene Beeinträchtigung der natürlichen Lebensbedingungen erfordern eine intensive und gezielte Suche nach Alternativen. Stehen in Zukunft keine fossilen Kohlenstoffquellen mehr zur Verfügung, müssen die entsprechenden Grundstoffe aus Biomasse gewonnen werden.
Darüber hinaus setzen die Anforderungen der heutigen industriellen Verarbeitung sowie die Erwartungen der Verbraucher ein hohes Maß an Effektivität, Rohstoff- und Produktqualität sowie Kosteneffizienz voraus. Dies stellt hohe Anforderungen an die Entwicklung landwirtschaftlicher Bereitstellungsprozesse und an die sich daran anschließenden Technologien und Verfahren zur Aufbereitung und Erstverarbeitung pflanzlicher Biomasse.
Wir arbeiten im Rahmen interdisziplinärer Projekte intensiv an entsprechenden Lösungen und kooperieren dabei eng insbesondere mit klein- und mittelständischen Unternehmen - auch verbunden mit dem Ziel, Beschäftigungs- und Einkommensalternativen im ländlichen Raum bzw. der landwirtschaftsnahen Wertschöpfung zu schaffen. Die biotechnologische Stoffumwandlung und die Verkohlung von nachwachsenden Roh- und Reststoffen sowie Technologien zur Verarbeitung von Naturfasern sind wichtige Arbeitsgebiete des ATB.
Bioenergie
Neben der Erschließung bisher ungenutzter Rest- und Abfallstoffe aus Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie und privaten Haushalten spielen ein- und mehrjährige Pflanzen als nachwachsende Rohstoffe in Deutschland eine sehr große Rolle bei der Gewinnung von Bioenergie. Zwar weisen alternative Energiegewinnungsmöglichkeiten wie Photovoltaik, Solarthermie und Windkraft eine höhere Flächeneffizienz auf, jedoch ist die Biomassennutzung diesen aufgrund ihrer kaskadischen Nutzungsmöglichkeiten überlegen.
Deswegen entwickeln wir seit vielen Jahren erfolgreich Konzepte, welche die gesamte Prozesskette betreffen. Diese beginnt mit dem Anbau ein- und mehrjähriger Energie-Pflanzen und reicht über deren Ernte, Lagerung und Umwandlung zu Biogas, Biokohle und anderen Festbrennstoffen bis hin zur umfassenden Bewertung dieser Prozesse. Forschungsschwerpunkte im Rahmen dieser Verfahrensbewertung sind Emissionen von Kurzumtriebsplantagen, die Berechnung von Treibhausgasvermeidungskosten und die Vernetzung von Wertschöpfungsketten.
Zu allen Mitarbeiter*innen des Forschungsprogramm Stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse
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Der zum Teil unersetzliche Baumbestand in den historischen Gärten und Parks in Brandenburg leidet unter den Folgen des Klimawandels. Die Gründe dafür sind vielfältig: Lange Trockenzeiten mit Hitzerekorden im Sommer, ein …
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Zielstellung ist die Entwicklung eines leistungsstarken Verfahrens zur kampagnenartigen energetischen Verwertung von flüssigen und faserhaltigen Reststoffen. Ein 2-stufiges Verfahren wird untersucht hinsichtlich Übertrag…
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Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von Produkten bzw. Vorprodukten für eine hochwertige stoffliche Nutzung aus Schilfbiomasse. Dabei legt der Fokus auf der Weiterentwicklung von verleimten Pr…
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Im Rahmen des Projekts soll von den Partnern die komplette Wertschöpfungskette vom pflanzlichen Reststoff bis zum Endprodukt entwickelt werden, angefangen von der Umsetzung des kompletten Bioprozesses für die Milchsäuref…
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Bei allen Anbau- und Verwertungsstrategien für KUP-Holz besteht gegenwärtig ein Mangel an verlustminimierten wirtschaftlichen Lagersystemen. Je nach Ernteverfahren und Lagersystem müssen verderbbedingte Verluste von bis …
Alle Projekte aus dem Forschungsprogramm Stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse
Publikationen aus dem Programm
- Mai-Moulin, T.; Hoefnagels, R.; Grundmann, P.; Junginger, M. (2021): Effective sustainability criteria for bioenergy: Towards the implementation of the european renewable directive II. Renewable & Sustainable Energy Reviews. (March 2021): p. 110645. Online: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110645; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032120309291 1.0
- Di Fidio, N.; Ragaglini, G.; Dragoni, F.; Antonetti, C.; Raspolli Galletti, A. (2021): Integrated cascade biorefinery processes for the production of single cell oil by Lipomyces starkeyi from Arundo donax L. hydrolysates. Bioresource Technology. (April): p. 124635. Online: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124635 1.0
- Chen, X.; Wicaksono, W.; Berg, G.; Cernava, T. (2021): Bacterial communities in the plant phyllosphere harbour distinct responders to a broad-spectrum pesticide. Science of the Total Environment. : p. 141799-141799. Online: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141799 1.0
- Ryan, M.; Schloter, M.; Berg, G.; Kinkel, L.; Eversole, K.; Acklin, J.; Rybakova, D.; Sessitsch, A. (2021): Towards a unified data infrastructure to support European and global microbiome research: a call to action. Environmental Microbiology. (1): p. 372-375. Online: https://doi.org/10.1111/1462-2920.15323 1.0
- Lühr, C.; Pecenka, R.; Lenz, H. (2020): Development of a model for the fast analysis of polymer mixtures based oncellulose, hemicellulose (xylan), lignin using thermogravimetric analysis and application of the model to poplar wood. Fuel. (1 October 2020): p. 118169. Online: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118169 1.0
- Alexandri, M.; López Gómez, J.; Olszewska-Widdrat, A.; Venus, J. (2020): Valorising Agro-industrial Wastes within the Circular Bioeconomy Concept: the Case of Defatted Rice Bran with Emphasis on Bioconversion Strategies. Fermentation. (2): p. 42. Online: https://www.mdpi.com/2311-5637/6/2/42 1.0
- Pedró, J.; Salentijn, E.; Paulo, M.; Thouminot, C.; Van Dinter, B.; Magagnini, G.; Gusovius, H.; Tang, K.; Amaducci, S.; Wang, S.; Uhrlaub, B.; Müssig, J.; Trindade, L. (2020): Genetic Variability of Morphological, Flowering, and Biomass Quality Traits in Hemp (Cannabis sativa L.). Frontiers in Plant Science. (102): p. 0. Online: https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00102 1.0
- Zohrabi, S.; Aghbashlo, M.; Seiiedlou, S.; Scaar, H.; Mellmann, J. (2020): Energy saving in a convective dryer by using novel real-time exergy-based control schemes adjusting exhaust air recirculation. Journal of Cleaner Production. (1 June 2020): p. 120394. Online: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120394 1.0
- Pecenka, R.; Lenz, H.; Hering, T. (2020): Options for Optimizing the Drying Process and Reducing Dry Matter Losses in Whole-Tree Storage of Poplar from Short-Rotation Coppices in Germany. Forests. (4): p. 374. Online: https://doi.org/10.3390/f11040374 1.0
- Maus, I.; Klocke, M.; Derenko, J.; Stolze, Y.; Beckstette, M.; Jost, C.; Wibberg, D.; Blom, J.; Henke, C.; Willenbücher, K.; Rumming, M.; Rademacher, A.; Pühler, A.; Sczyrba, A.; Schlüter, A. (2020): Impact of process temperature and organic loading rate on cellulolytic / hydrolytic biofilm microbiomes during biomethanation of ryegrass silage revealed by genome-centered metagenomics and metatranscriptomics. Environmental Microbiome. : p. 7. Online: https://doi.org/10.1186/s40793-020-00354-x 1.0
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