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Elektrochemische Aufarbeitung von Fumarsäure mit CO2-Incycling zur Steigerung der biotechnologischen Kohlenstoffausbeute

Biogene Rohstoffe bilden mittelfristig die einzig industriell zugängliche Kohlenstoffquelle nicht-fossilen Ursprungs. Diese sind der Ausgangspunkt für die Produktion von biotechnologisch hergestellten Carbonsäuren, die als Grundstoffe für die Synthese zahlreicher hochwertiger Chemikalien Anwendung finden. Im Verbundvorhaben ECOYIELD soll eine kontinuierliche Fermentation von Fumarsäure aus Reststoffströmen realisiert werden. Des Weiteren soll für die Abtrennung der Fumarsäure ein elektrochemischer Aufarbeitungsprozess entwickelt werden, der eine nachhaltige und kostengünstige Produktion des Produkts erlaubt.

Veredelung von Melasse durch gepaarte Elektrolyse und elektrodialytische Aufarbeitung, Teilvorhaben 1: Up- und Downstream processing

Das Vorhaben hat zum Ziel Melasse als Rohstoff für die elektrochemische Umsetzung zu Folgeprodukten zu verwenden. Bisher wird Melasse vor allem als Futtermittel oder als Kohlenstoffquelle für Fermentationen verwendet. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus. Diese sollen durch anodische Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren bzw. durch gepaarte Elektrolyse zu Polyolen umgesetzt werden, wobei katalytisch aktive Nickelhydroxidelektroden als innovativer Ansatz zur Anwendung kommen sollen. Dabei kommt es zunächst zu einer Spaltung der Kohlenhydrate und Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren, welche anschließend kathodisch hydriert werden (Domino-Oxidationsreduktions-Sequenz, DoORs). Neben den im Mittelpunkt stehenden elektrochemischen Umsetzungen sind Untersuchungen zur Zusammensetzung der Melasse sowie zu den möglichen Reaktionsprodukten notwendig. Dazu werden einerseits Kopplungsmethoden wie LC- und GC-MS eingesetzt sowie direkt an die MS gekoppelte elektrochemische Durchflusszellen (EC-MS). Störende Komponenten, die entweder die elektrochemische Umsetzung verhindern oder zu störenden Nebenprodukten führen, sollen durch eine Vorbehandlung der Melasse abgetrennt werden. Hier kommen Membranverfahren wie Nanofiltration oder Elektrodialyse zum Einsatz. Für die Optimierung der Versuchs- und Prozessbedingungen werden notwendige kinetische Parameter bestimmt und auf Basis einfacher formalkinetischer Modelle die Reaktionen beschrieben. Daneben kommen statistische Methoden der Versuchsplanung zum Einsatz, um die komplexen Zusammenhänge im Hinblick auf Selektivität, Ausbeute und Energieverbrauch zu optimieren. In einem abschließenden Arbeitspaket soll in einem Durchflussreaktor unter GMP-Bedingungen Material im kg-Maßstab für Anwendungsuntersuchungen gewonnen werden.

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt D

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt A

Upcycling von Nebenströmen mit Basidiomyceten zur Gewinnung sensorisch nutzbarer Leguminosen- und Mykoproteine als neue vegane Proteinalternativen, Teilprojekt B

004.00.00/25 Errichtung und Betrieb einer Biogasanlage in Verbindung mit weiteren Anlagen in 14797 Kloster Lehnin

Die Firma VAREM Energie Damsdorf GmbH beantragt die Genehmigung nach § 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG), auf dem Grundstück 14797 Kloster Lehnin, Gewerbepark Damsdorf 42 in der Gemarkung Lehnin, Flur 2, Flurstück 198 eine Biogasanlage in Verbindung mit weiteren Anlagen zu errichten und zu betreiben. Das Vorhaben umfasst im Wesentlichen die Errichtung und den Betrieb einer Biogasanlage in Verbindung mit einer Biomethanaufbereitungsanlage, einem Biomethanspeicher, einer Anlage zur Hydrothermalen Karbonisierung (HTC-Anlage) und einer Hackschnitzelheizung. Die Hauptanlage des beantragten Vorhabens stellt die Biogasanlage dar. Beantragt ist die Vergärung von nicht gefährlichen organischen Abfällen, unter anderem aus Abwasseranlagen und der Lebensmittelindustrie. Es handelt sich um eine mesophile Nassvergärung im Durchfluss-Speicher-Verfahren zur Fermentierung von maximal 482 Tonnen pro Tag organischer Stoffe mit dem Ziel der Biogasgewinnung. Das erzeugte Biogas wird in der Biomethanaufbereitungsanlage mit einer Durchsatzleistung von 11 000 000 Normkubikmetern pro Jahr auf Erdgasqualität aufbereitet und in das öffentliche Gasnetz eingespeichert. Das bei der Aufbereitung dem Biogas abgeschiedene CO2 soll für den Einsatz als Kohlensäure in der Lebensmittelindustrie weiter aufbereitet werden. Die bei der anaeroben Vergärung anfallenden Gärprodukte sollen in einer HTC-Anlage zu Pflanzenkohle (Hydrokohle), die dann als Brennstoff vermarktet wird, weiterverarbeitet werden. Die Durchsatzleistung der HTC-Anlage soll 6,6 Tonnen pro Stunde betragen. Zur Beheizung der Anlage ist die Errichtung einer automatischen Hackschnitzelfeuerung mit einer Heizleistung von 2.0 MW geplant. Zum Ausgleich von Produktionsspitzen, Verbrauchsschwankungen und temperaturbedingten Volumenänderungen wird ein Biogasspeicher mit einem Fassungsvermögen von 7 116 Tonnen errichtet. Zur Anlage gehören weiterhin eine Abwasserbehandlungsanlage (biologische Kläranlage) mit einer 2. Reinigungsstufe zum Abbau des Ammoniumgehaltes (Anammoxanlage) und periphere Anlagen, wie Notfackel und PV-Anlagen. Der Standort der Anlage befindet sich im südlichen Bereich des Gewerbeparks Damsdorf innerhalb des Bebauungsplans „Gewerbegebiet Damsdorf“ der Gemeinde Kloster Lehnin. Es handelt sich dabei um eine Anlage der Nummer 8.6.2.1 GE (Biogasanlage) in Verbindung mit den Nummern 8.1.1.3 GE (HTC-Anlage), 1.16 V (Biomethanaufbereitungsanlage), 9.1.1.2 V (Biomethanspeicheranlage) und 1.2.1 V (Hackschnitzelheizung) des Anhangs 1 der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) sowie um ein Vorhaben nach den Nummern 8.4.1.1 A, 8.1.1.2 X, 1.11.1.1 A, 9.1.1.3 S und 1.2.1 S der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG). Das Vorhaben fällt gemäß § 3 der 4. BImSchV unter die Industrieemissions-Richtlinie. Beantragt ist weiterhin die Zulassung vorzeitigen Beginns gemäß § 8a BImSchG für - die Baustellenvorbereitung (Baustelleneinrichtung, Aufstellung Containeranlage, Herstellung des Trinkwasseranschlusses), - Erdarbeiten (Aushub Baugrube Keller Haupthalle und Betrieb der Wasserhaltung) sowie - Tiefbaumaßnahmen (Errichtung der Bodenplatte für Haupthalle, Errichtung Bürogebäude). Für das Vorhaben wurden darüber hinaus wasserrechtliche Erlaubnisse gemäß § 8 in Verbindung mit § 10 des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) zur Benutzung eines Gewässers bei der oberen Wasserbehörde des Landes Brandenburg und der unteren Wasserbehörde des Landkreises Potsdam-Mittelmark beantragt. 2 Gegenstand dieser Verfahren sind: - die bauzeitliche Grundwasserabsenkung und die Einleitung des dabei zu Tage geförderten Grundwassers (Obere Wasserbehörde) sowie - die Einleitung von Niederschlagswasser, teilweise gesammelt in ein Gewässer (untere Wasserbehörde). Die wasserrechtlichen Erlaubnisverfahren sind selbstständige, parallel zum immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren zu führende Verfahren. Über den Antrag auf Genehmigung nach § 4 BImSchG und den Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis für die bauzeitliche Grundwasserabsenkung und die Einleitung des dabei zu Tage geförderten Grundwassers entscheidet das Landesamt für Umwelt und über den Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis für die Einleitung von Niederschlagswasser entscheidet der Landkreis Potsdam-Mittelmark. Für das Vorhaben besteht die Pflicht zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung. Die Inbetriebnahme der Anlage ist im September 2026 vorgesehen.

Entwicklung maßgeschneiderter Biokatalysatoren für die Herstellung von 2,5-Furandicarbonsäure auf Basis von Zuckern aus Lignocellulose, Teilvorhaben 2: Herstellung rekombinanter Hefestämme für die Synthese von FDCA und Etablierung von mikrobiellen Kulturen

FDCA (2,5-Furandicarbonsäure) ist eine biobasierte Alternative zu petrochemisch hergestellter Terephthalsäure, die bei der Herstellung von PET und Polyestern für die Verpackungs- und Textilindustrieverwendet wird. Eine wirtschaftliche Produktion von FDCA und seinem Polymer PEF ist bisher nicht möglich. Ziel des Gesamtprojektes ist die Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung von FDCA. Hierzu sollen Peroxidase-produzierende Hefestämme in Kombination mit HMF-Oxidasen eingesetzt werden, die durch Fermentation auf Lignocellulose-Zuckerlösungen hergestellt werden. Das biotechnisch synthetisierte FDCA wird durch geeignete Kristallisation- und Fällungsverfahren aufgereinigt. Schließlich soll die gesamte Prozesskette - Fermentation und Produktion der Enzyme auf Basis von LCZuckerlösungen, Biokatalyse und Produktgewinnung - im 1.000-Liter-Maßstab demonstriert und auf ihre Machbarkeit im industriellen Maßstab analysiert werden.

Nachhaltige Getränke und Lebensmittel auf Basis landwirtschaftlicher Seitenströme, Teilprojekt A - Umsetzungsphase

Neugenehmigung einer Biogasanlage am Standort Grevesmühlen

Die GrünGas Grevesmühlen GmbH & Co. KG plant die Errichtung und den Betrieb einer Biogasanlage mit Biogasaufbereitung am Baarrsee 2/4/6 im „Industrie- und Gewerbegebiet Grevesmühlen Nordwest“ in 23936 Grevesmühlen. Die Biogasanlage soll einer regenerativen und nachhaltigen Energiegewinnung sowie der Substitution von Primärenergie durch regenerative Energieträger dienen. Hierfür sollen Behälter zur Fermentation, Gasspeicher, Gärrestläger, ein BHKW und eine Biogasaufbereitungsanlage mit zugehörigen Nebenanlagen errichtet werden. Für die immissionsschutzrechtliche Neugenehmigung der Biogasanlage ist eine Genehmigung nach § 4 i.V.m. § 10 BImSchG beantragt.

Anlage zur Verwertung regionaler organischer Reststoffe (Co-Fermentation)

Die seit 10 Jahren erfolgreich betriebene Biogasanlage von Herrn Weitz soll konzeptiert und erweitert werden. Neben der Gewinnung von Biogas aus Schweineguelle ist eine Verwertung organischer regionaler Abfaelle geplant. Das Ziel ist die Untersuchung eines optimierten Verfahrensablaufes und die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermoeglichen.

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