DE102008004971A1 - Substantially and energetically optimized bioethanol production process - Google Patents

Substantially and energetically optimized bioethanol production process Download PDF

Info

Publication number
DE102008004971A1
DE102008004971A1 DE102008004971A DE102008004971A DE102008004971A1 DE 102008004971 A1 DE102008004971 A1 DE 102008004971A1 DE 102008004971 A DE102008004971 A DE 102008004971A DE 102008004971 A DE102008004971 A DE 102008004971A DE 102008004971 A1 DE102008004971 A1 DE 102008004971A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lignocellulose
grain
production line
hydrolysis
distillation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008004971A
Other languages
German (de)
Inventor
Josè Dr. Neto
Werner Dr. Koschuh
Wolfgang Dr. Ranfft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Desmet Ballestra Ethanol GmbH
Original Assignee
Desmet Ballestra Ethanol GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Desmet Ballestra Ethanol GmbH filed Critical Desmet Ballestra Ethanol GmbH
Priority to DE102008004971A priority Critical patent/DE102008004971A1/en
Priority to EP09701508A priority patent/EP2240592A2/en
Priority to PCT/EP2009/050537 priority patent/WO2009090260A2/en
Publication of DE102008004971A1 publication Critical patent/DE102008004971A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/02Bioreactors or fermenters combined with devices for liquid fuel extraction; Biorefineries
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/14Drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes wirtschaftlicheres Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Erzeugung von Bioethanol aus Getreide und lignocellulosehaltigen Biomassen, bei der eine Produktionslinie für Getreide und eine dazu zeitglich betriebene Produktionslinie Lignocellulose bis zur Verzuckerungsstufe und einer spezifischen Fermentation in Abhängigkeit von der eingesetzten Biomasse betrieben und sodann die Stoffströme in eine gemeinsame Destillations- und Entwässerungsstufe geleitet werden.The invention relates to an improved economical method and a corresponding apparatus for producing bioethanol from cereals and lignocellulose-containing biomasses, in which a production line for grain and a timely operated production line lignocellulose up to the saccharification stage and a specific fermentation depending on the biomass used and then the streams are passed into a common distillation and dewatering step.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bioethanol aus Getreide und lignocellulosehaltigen Biomassen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.The The invention relates to a method and a device for generating of bioethanol from cereals and lignocellulose-containing biomasses according to the preambles of the claims 1 and 10.

Rohstoffe für die Bioethanolerzeugung stellen grundsätzlich alle Pflanzen dar, die einen entsprechend hohen Gehalt an fermentierbaren Substanzen enthalten.raw materials for bioethanol production basically constitute all plants that have a correspondingly high content of fermentable Contain substances.

Im europäischen Wirtschaftsraum sind dies vornehmlich die Getreidearten Weizen, Roggen und Mais; Tritikale, Gerste, Hafer und Hirse kommen zu diesem Zweck eher selten zum Einsatz. Weiters stellt sich mit dem Abfallprodukt der Zuckerindustrie, der Melasse, ein kostengünstiger Rohstoff neben Zuckerrüben und Kartoffeln dar. In anderen Breitengraden werden Reis, Zuckerrohr sowie Cassava intensiv zur Alkoholerzeugung genutzt.in the European economic area, these are primarily the Cereal wheat, rye and corn; Tritikale, barley, oats and millet are rarely used for this purpose. Furthermore, turns with the waste product of the sugar industry, the molasses, a low-cost raw material in addition to sugar beets and potatoes. In other latitudes, rice, sugar cane and cassava used extensively for alcohol production.

Große Hoffnungen werden in diesem Kontext auch in die Nutzung bzw. Umsetzung der Lignocellulosen gesetzt. Lignocellulose besteht aus Cellulose (C6-Zucker, Glucose), Hemicellulose (C5- und C6-Zucker, hauptsächlich Xylose und Mannose) sowie Lignin (Polymer aus aromatischen Komponenten); Cellulose und Hemicellulose können nach entsprechender Vorbehandlung und Hydrolyse zu Ethanol fermentiert werden; die verbleibende, nicht fermentierbare Fraktion kann thermisch zu Elektrizität und Wärme umgesetzt werden.Great hopes are placed in this context also in the use or implementation of lignocelluloses. Lignocellulose consists of cellulose (C 6 sugar, glucose), hemicellulose (C 5 and C 6 sugars, mainly xylose and mannose) and lignin (polymer of aromatic components); Cellulose and hemicellulose can be fermented to ethanol after appropriate pretreatment and hydrolysis; the remaining, non-fermentable fraction can be thermally converted to electricity and heat.

„Features of promising technologies for pre-treatment of lignocellulosic biomass" von Nathan Mosier und anderen, veröffentlicht im Bioresource Technologie 96 (2005), Seite 673–686 , Elsevier Verlag zeigt einen guten Überblick über die Möglichkeiten der Vorbehandlung von Lignozellulose, wie sie im Moment üblich sind. "Features of promising technologies for pre-treatment of lignocellulosic biomass" by Nathan Mosier and others, published in Bioresource Technology 96 (2005), page 673-686 , Elsevier publisher gives a good overview of the possibilities of pretreatment of lignocellulosic, as they are common at the moment.

Sun und Cheng haben in ihrem Aufsatz „Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", veröffentlicht in Bioresource Technologie 83 (2002), Seiten 1-11, Elsevier Verlag einen Überblick gegeben über die Hydrolyse von Lignocellulosematerial für die Bioethanolproduktion.Sun and Cheng have in their essay "Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", published in Bioresource Technology 83 (2002), pages 1-11, Elsevier Verlag reviewed the hydrolysis of lignocellulosic material for bioethanol production.

Es ist hinreichend bekannt, zum Beispiel aus den Schutzschriften DE 103210607 A1 , DE 10327954 64 , EP 330686 B1 , US 20050026261 A1 Bioalkohol aus Getreide zu gewinnen oder alternativ gemäß den Schutzschriften WO 2001060752 A1 , WO 2003049538 A2 Lignocellulose zu verwenden um Bioethanol zu gewinnen. In den genannten Fällen, die auch in der grauen Literatur wird in der Regel ein Aufschluss der lignocellulosehaltigen Biomassen durch eine Hydrolyse im sauren Milieu vorrangig angewendet, obwohl bereits in der DE 3428661 C2 auch die Hydrolyse von zerkleinerten und mit Lösungsmitteln eingemaischten lignocellulosehaltiger Biomasse mit hochgespanntem Wasserdampf in einem Dispergerreaktor beschrieben wird. Eine Offenbarung derartiger hydrolysierter Biomassen in Kombination mit verzuckerten und fermentierten Getreide – Bioethanol – zum Arbeiten ist jedoch nicht offenbar.It is well known, for example from the protection literature DE 103210607 A1 . DE 10327954 64 . EP 330686 B1 . US 20050026261 A1 To win organic alcohol from cereals or alternatively according to the protective literature WO 2001060752 A1 . WO 2003049538 A2 To use lignocellulose to extract bioethanol. In the cases mentioned above, which is also the gray literature, a digestion of the lignocellulosic biomass by hydrolysis in an acidic medium is generally used as a priority, although already in the DE 3428661 C2 also describes the hydrolysis of comminuted and solvent-milled lignocellulosic biomass with high-tension water vapor in a Dispergerreaktor. However, a disclosure of such hydrolyzed biomass in combination with saccharified and fermented cereals - bioethanol - to work is not apparent.

Aus der EP 105937 B1 ist auch bereits ein in sich geschlossenes Verfahren zur Herstellung von Alkohol aus Lignocellulosematerial durch eine Kombination von Verfahrensschritten bekannt. Dabei wird das Ausgangsmaterial mit Schwefeldioxid und Wasser unter Hitze und Druck durch das Einleiten von Dampf behandelt, mit alkalischer Lösung zur Auflösung und Entfernen des Lignins vom Zelluloseanteil gemischt und ausreichend Wasser vom gelösten Lignin für einen Brennstoff verdampft, der wiederum als Energiequelle für die Dampferzeugung eingesetzt wird. Die hydrolysierte Zellulose wird zu Alkohol fermentiert. Insofern handelt es sich hier um eine Einzweckanlage zur Gewinnung von Alkohol aus lignocellulosehaltiger Biomasse.From the EP 105937 B1 Also already known is a self-contained process for the production of alcohol from lignocellulosic material by a combination of process steps. The starting material is treated with sulfur dioxide and water under heat and pressure by the introduction of steam, mixed with alkaline solution to dissolve and remove the lignin from the cellulose content and sufficient water evaporated from the dissolved lignin for a fuel, which in turn is used as an energy source for steam generation becomes. The hydrolyzed cellulose is fermented to alcohol. In this respect, this is a single-purpose plant for the production of alcohol from lignocellulosic biomass.

Außerdem sind noch zwei Schutzschriften bekannt, in denen fakultativ erwähnt wird, dass unterschiedliche Endprodukte anfallen können. Zum einen erwähnt die WO 1098041646 A1 ein Verfahren zur Verwertung von Biomasse aus landwirtschaftlichen Ernten, die zerkleinert und in eine feststoffarme und eine feststoffreiche Phase verpresst und getrennt wird, wobei die feststoffreiche Phase mit Dampf im Überdruck behandelt wird. Als Endprodukt soll Ethanol, Zellstoff und Biogas entstehen. Gemäß der WO 2007009463 A2 soll kohlenstoffhaltiges Material in Ethanol umgewandelt werden durch eine kontinuierliche hydrothermale Behandlung und ohne Zugabe von Chemikalien. Die entstandenen Flüssig- und Faserfraktionen soll nach dieser Vorbehandlung aufgetrennt werden. Es ist angegeben, dass als Endprodukt Kraftstoffethanol, Tierfutter und Strom bzw. Elektrizität anfallen.In addition, two other protection documents are known in which it is mentioned facultatively that different end products may be incurred. First, the mentioned WO 1098041646 A1 a process for the utilization of biomass from agricultural crops, which is comminuted and pressed into a low-solids and a high-solids phase and separated, wherein the high-solids phase is treated with steam in the overpressure. The final product is ethanol, pulp and biogas. According to the WO 2007009463 A2 Carbonaceous material is to be converted to ethanol by a continuous hydrothermal treatment and without the addition of chemicals. The resulting liquid and fiber fractions should be separated after this pretreatment. It is stated that the final product is fuel ethanol, animal feed and electricity or electricity.

Allen bisherigen Vorschlägen ist gemein, dass es sich um spezielle Anlagen zur Erzeugung von Bioethanol entweder aus Getreide oder aus Lignocellulose handelt. Wobei aber derartige Linien nicht interoperativ mit einander gekoppelt sind.all Previous proposals have in common that they are special Equipment for the production of bioethanol either from cereals or from lignocellulose. But such lines are not interoperative are coupled with each other.

In der US-Patentanmeldung US 2007/0161095 A1 ist bereits erwähnt, dass man aus gleichzeitigem Einsatz von Biomassen die Lignocellulose und landwirtschaftlichen Produkten wie Getreide als Ausgangsrohstoffen diverse Endprodukte erhält, beispielsweise Biodiesel aber auch an Nanokompositen bzw. Elektrizität. Die Aufbereitung soll aber im Wesentlichen durch Mitwirkung ionischer Flüssigkeiten und durch Gase mit spezifischen Reaktionsbedingungen gefahren werden. Eine gleichzeitige parallele Betreibung von einer freiarbeitenden Bioethanolanlage und einer Lignocellulose umsetzenden Ethanolanlage sind nicht erwähnt.It has already been mentioned in the US patent application US 2007/0161095 A1 that, from the simultaneous use of biomasses, lignocellulose and agricultural products such as cereals as starting raw materials receive various end products, for example biodiesel but also nanocomposites or electricity. However, the treatment should essentially be carried out through the participation of ionic liquids and gases with specific reaction conditions. A simultaneous parallel operation of a working bi oethanolanlage and a lignocellulosic converting ethanol plant are not mentioned.

Es ist auffällig, dass durch den Trend Bioethanol zu gewinnen in manchen Gegenden entweder das Getreide knapp wird oder auch jahreszeitlich bedingt die lignocellulosehaltigen Materialien nicht jederzeit verfügbar sind.It is striking that by the trend to win bioethanol In some areas, either the grain is scarce or seasonal the lignocellulosic materials are not always available are.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zu Grunde die Bioethanolgewinnung aus Getreide und Lignocellulose zu optimieren.From Therefore, the invention is based on the problem of bioethanol production from grain and lignocellulose to optimize.

Das Problem wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.The Problem is solved by the features of claims 1 and 10 solved. Further developments of the inventions are in the dependent Claims included.

Die erste Lösung des Problems umfasst erfindungsgemäß ein Verfahren zur Verarbeitung von Getreide und Lignocellulose zu Bioethanol in einer Produktionslinie für Getreide und dazu zeitgleich die Produktionslinie für Lignocellulose bis zur Verzuckerungsstufe und einer spezifischen Fermentation in Abhängigkeit von der eingesetzten Biomasse betrieben wird und sodann die Stoffströme in eine gemeinsame Destillations- und Entwässerungsstufe geleitet werden. Dies erspart zunächst den Bau von parallelen Destillations- und Entwässerungsstufen und lässt variablen Einsatz von bestimmten Rohstoffmengen in der einen oder anderen Linie zu bei gemeinsamer Weiterverarbeitung der ausgebrachten Produkte und Energien.The The first solution to the problem comprises according to the invention Process for processing grain and lignocellulose into bioethanol in a production line for grain and at the same time the production line for lignocellulose up to the saccharification stage and a specific fermentation depending on the biomass used is operated and then the material flows in a common distillation and dehydration step be directed. This initially saves the construction of parallel Distillation and dehydration stages and leaves variable Use of certain amounts of raw materials in one way or another Line for common processing of the applied products and energies.

In einer Ausführungsvariante kann zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit aus der Produktionslinie zur Verarbeitung von Lignocellulose nach einer Hydrolyse der Biomasse überschüssiger Dampf abgezogen und in dieser Produktionslinie an anderer Stelle genutzt oder zur Nutzung in der Produktionslinie für das Getreide abgezogen werden.In A variant may improve the economy from the lignocellulose processing line deducting excess steam from hydrolysis of the biomass and used elsewhere in this production line or for Use deducted in the production line for the grain become.

Nach der Hydrolysestufe in der Produktionslinie zur Verarbeitung von Lignocellulose entstehende Flüssigphase kann erfindungsgemäß weitestgehend von einer Festphase abgetrennt und die Flüssigphase einer Biogasanlage zugeführt werden zur weiteren optimalen Verwertung.To the hydrolysis stage in the production line for processing Lignocellulose resulting liquid phase can according to the invention as far as possible separated from a solid phase and the liquid phase of a Biogas plant to be supplied for further optimal recovery.

Auch die Reststoffe nach der Destillation und Entwässerung (Schlempe) können dieser Biogasanlage zugeführt werden, in der dann Schlempe und die Hemicellulose reiche Flüssigphase zu Biogas erfindungsgemäß gemeinsam umgesetzt werden.Also the residues after distillation and dewatering (stillage) can be fed to this biogas plant, in then the still and the hemicellulose rich liquid phase to biogas according to the invention implemented together become.

Vorzugsweise kann das Biogas zur Stromerzeugung und der Verwendung des Stroms im Nahbereich oder den Produktionslinien verwendet oder über ein Niederdruckgasverteilungsnetz dem Erdgas oder Stadtgas beigemischt werden.Preferably the biogas can generate electricity and use the electricity used in the vicinity or the production lines or over a low-pressure gas distribution network mixed with natural gas or city gas become.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so geführt, dass die Lignocellulose in der Hydrolysestufe so aufgeschlossen wird, dass die hydrolysierte Masse einen weitestgehend neutralen pH-Wert, vorzugsweise im Bereich pH-Wert 5 bis 7 durch Verzicht auf Zugabe von Säuren oder Laugen aufweist.The inventive method is preferably so led that lignocellulose in the hydrolysis step is digested so that the hydrolyzed mass a largely neutral pH, preferably in the range pH 5-7 Abandonment of addition of acids or alkalis.

Das Verfahren ermöglicht es, dass die beiden zeitgleich miteinander betriebenen Bioethanolanlagen mit variablen Einsatzmengen an Getreide und lignocellulosehaltigen Biomassen beschickt werden, wobei der Anteil an Lignocellulose, bezogen auf die eingesetzte Getreidemenge, bei 1 bis maximal 50 Gewichtsprozent beträgt. Es kann also beispielsweise am selben Aufgabeort der Getreideanbauer das Getreide und das Stroh abliefern. Andererseits kann beliebige lignocellulosehaltige Biomasse verarbeitet werden.The Procedure allows the two at the same time with each other Operated bioethanol plants with variable amounts of cereals and lignocellulosic biomass are fed, the proportion on lignocellulose, based on the amount of cereal used 1 to a maximum of 50 weight percent. So it can for example, at the same job site of cereal farmers the grain and deliver the straw. On the other hand, any lignocellulosic Biomass are processed.

Vorzugsweise wird die Ethanolendkonzentration sowohl bei der Verarbeitung von Getreide als auch bei der Verarbeitung von Lignocellulose vor der Destillationsstufe eine Ethanolendkonzentration von 4–19 Volumenprozent aufweisen.Preferably For example, the final ethanol concentration in both the processing of Cereals as well as in the processing of lignocellulose before the distillation stage have a final ethanol concentration of 4-19% by volume.

Die zweite Lösung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verarbeitung der Biomassearten Getreide und Lignocellulose zu Bioethanol, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wobei mindestens je eine in Reihe angeordnete Einrichtung zur Vorbehandlung, Aufschließung, Verzuckerung, Fermentation verzuckerter Massen für jede Biomassenart gleichzeitig bzw. parallel betreibbar sind, aber durch nur eine für beide Linien gemeinsam beschickbare Destillationseinrichtung und Entwässerungsvorrichtung zur Aufkonzentrierung des gewonnenen Ethanols Ergänzung findet.The second solution relates to a device for processing the biomass types of cereals and lignocellulose to bioethanol, in particular to carry out the method described above, wherein at least one each in series arranged device for pretreatment, digestion, Saccharification, fermentation of saccharified masses for each Biomassenart are simultaneously or parallel operable, but by only one for both lines together chargeable distillation device and dewatering apparatus for concentrating the recovered Ethanols supplement finds.

Die Vorrichtung wird erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass beide Linien mit einer Biogasanlage gekoppelt sind zur Aufnahme von Schlempe aus der Destillationseinrichtung und von Flüssigphasen aus einer der Hydrolisierungsvorrichtung für Lignocellulose nachgeschalteten Trenneinrichtung für Fest- und Flüssigstoffe.The Device is designed according to the invention that both lines are coupled to a biogas plant for recording of stillage from the distillation equipment and from liquid phases one of the hydrolyzing device for lignocellulose downstream separating device for solids and liquids.

Der Hydrolyseteil der Lignocellulose-Linie kann mit einer Abführeinrichtung von Dampf zur Getreide-Linie verbunden und die Biogasanlage mit einer Stromerzeugungsanlage gekoppelt sein.Of the Hydrolysis part of the lignocellulose line can with a discharge device connected by steam to the grain line and with the biogas plant be coupled to a power plant.

Die Erfindung wird am besten dadurch deutlich, indem man den Stand der Technik bei weit verbreiteten Herstellprozessen für die Gewinnung von Ethanol aus Lignocellulose bzw. aus Getreide miteinander vergleicht und in den Gegensatz zur vorliegenden erfinderischen Idee setzt, beschrieben anhand von Schaubildern des Produktionsablaufs.The Invention is best characterized by the state of the Technology in widespread manufacturing processes for the Extraction of ethanol from lignocellulose or from cereals with each other compares and contrasts with the present inventive Idea sets, described on the basis of diagrams of the production process.

Im Moment existieren drei gängige Verfahren für die Koproduktion von Ethanol, Wärme und Elektrizität aus Lignocellulosen, die sich jedoch großtechnisch aus verschiedensten, zumeist finanziellen Hintergründen bisher nicht darstellen lassen.in the Moment exist three common procedures for the Co-production of ethanol, heat and electricity from lignocelluloses, which, however, are large-scale most diverse, mostly financial backgrounds so far can not be displayed.

Hier rechnen große Bioethanolanlagen in der Zukunft mit Produktionskosten von 0,26 Euro/I (12,4 Euro/GJ) und weiterer Senkung durch technologische Entwicklungen auf 0,18 Euro/I (8,6 Euro/GJ).Here Large bioethanol plants expect production costs in the future from 0,26 Euro / I (12,4 Euro / GJ) and further reduction by technological Developments to 0.18 Euro / I (8.6 Euro / GJ).

Die 14 zeigen verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Ethanol nach dem Stand der Technik.The 1 - 4 show various methods for producing ethanol according to the prior art.

1 zeigt einen Biomasse-Prozess, entwickelt vom „National Renewable Energy Laboratory, USA": Kombination von Dampf-Vorbehandlung und milder Säurehydrolyse der Hemicellulosefraktion und nachfolgender enzymatischer Hydrolyse der Cellulose. Dabei verläuft die Cellulosehydrolyse und Fermentation von Xylose- und Glucosemonomeren im selben Reaktor. Fermentationsorganismus ist das genetisch modifizierte Bakterium Zymomonas mobilis. 1 shows a biomass process, developed by the "National Renewable Energy Laboratory, USA": Combination of steam pretreatment and mild acid hydrolysis of the hemicellulose fraction and subsequent enzymatic hydrolysis of the cellulose The cellulose hydrolysis and fermentation of xylose and glucose monomers proceed in the same reactor is the genetically modified bacterium Zymomonas mobilis.

2 zeigt einen Biomasse-Prozess, entwickelt von „BC International Corporation, Kanada": Zweistufige Säurehydrolyse (erste Stufe setzt Hemicellulose-Zucker frei, zweite Stufe die Cellulose-Zucker), 2 shows a biomass process, developed by "BC International Corporation, Canada": two-stage acid hydrolysis (first stage releases hemicellulose sugar, second stage cellulose-sugar),

3 zeigt einen Biomasse-Prozess, entwickelt von „logen Corporation, Kanada": Dampfaufschluss mit verdünnter Säure für die Freisetzung der Hemicellulose-Zucker und nachfolgend Hydrolyse der Cellulose. 3 shows a biomass process developed by "Logen Corporation, Canada": steam digestion with dilute acid for the release of hemicellulose sugars and subsequent hydrolysis of the cellulose.

Diese, gemäß Stand der Technik, typische Ethanolgewinnung aus Biomasse ist in REITH, J. H.; VEENKAMP, J. M. und VAN REE, R. (2001): Coproduction of bio-ethanol, electricity and heat from biomass wastes: potential and R & D issues. ECN, Nedalco, ATO contribution to the First European conference an agriculture & renewable energy; 6-8 May 2001, RAI, Amsterdam, The Netherlands, im Internet ersichtlich am 16.01.2008,14:17:14 Uhr unter http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx01011.pdf. In der Fermentation werden dabei wohl genetisch modifizierte Mikroorganismen eingesetzt.This, according to the state of the art, typical ethanol recovery from biomass is in REITH, JH; VEENKAMP, JM and VAN REE, R. (2001): Coproduction of bioethanol, electricity and heat from biomass wastes: potential and R & D issues. ECN, Nedalco, ATO contribution to the First European Conference on Agriculture & Renewable Energy; 6-8 May 2001, RAI, Amsterdam, The Netherlands, on the Internet on 16.01.2008,14: 17: 14 o'clock under http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx01011.pdf. In the fermentation, genetically modified microorganisms are probably used.

In 4 sind nun die wesentlichen Verfahrensschritte – nach dem allgemeinen für sich bekannten Stand der Technik – zur Bioethanol-Erzeugung auf Basis Getreide dargestellt. Nach Vorbereitung des Rohstoffes gemäß den gezeigten Verfahrensschritten – Lagerung/Reinigung, Vermahlung, Einmaischung – folgt die Umwandlung der Kohlenhydrate durch Verflüssigung, Verzuckerung – in für den Mikroorganismus nutzbare Zucker, die dann in Alkohol durch Fermentation umgesetzt werden.In 4 are now the main process steps - represented by the general state of the art - for bioethanol production based on grain. After preparation of the raw material according to the process steps shown - storage / purification, grinding, maceration - followed by the conversion of carbohydrates by liquefaction, saccharification - in usable for the microorganism sugar, which are then converted into alcohol by fermentation.

Im anschließenden Downstream-Teil des Prozesses wird der Alkohol abgetrennt (Destillation) und weiters aufkonzentriert (Entwässerung) zum Endprodukt Bioethanol. Der Reststoff aus der Destillation andererseits kann entweder entsorgt oder auf unterschiedlichen Arten weiter aufgearbeitet werden.in the subsequent downstream part of the process becomes the alcohol separated (distillation) and further concentrated (drainage) to the end product bioethanol. The residue from the distillation on the other can either be disposed of or further processed in different ways become.

Bild 5 zeigt die Erfindung mit den gleichzeitig und an einem Standort parallel betriebenen Anlagen für die Ethanolgewinnung aus Getreide (obere Teilfigur) bzw. Lignocellulose (untere Teilfigur) und deren erfindungsgemäße Verknüpfung in einem schematischen ablaufplan, der die einzelnen Behandlungsstufen grob aufteilt.image Figure 5 shows the invention with the same and at one location parallel operated plants for ethanol production Cereals (upper part of the figure) or lignocellulose (lower part of the figure) and their inventive linkage in a schematic flow chart, which shows the individual treatment stages roughly divided.

Als Rohstoff Getreide können Weizen, Mais, Roggen, Triticale, Gerste, oder auch zuckerhaltige Rohstoffe wie Zuckerrüben, Kartoffeln, Melasse, usw. zum Einsatz gelangen, als lignocellulosehaltiger Rohstoff werden Getreidestroh, Holz, Gras, Bagasse, Altpapier, Grünschnitt usw. verwertet. Ein Energiepflanzen anbauender Landwirt kann beispielsweise sowohl das gedroschene Getreide als auch das Stroh (frische Getreidehalme) zur Anlage liefern.When Commodity crops can include wheat, corn, rye, triticale, Barley, or sugar-containing raw materials such as sugar beet, Potatoes, molasses, etc. are used as a lignocellulosic raw material Become cereal straw, wood, grass, bagasse, waste paper, green waste etc. recycled. For example, a farmer growing energy crops can both the threshed grain as well as the straw (fresh cornhoppers) to deliver to the plant.

Beschreibung der Getreidelinie:Description of the grain line:

Das Korn, hier beispielsweise Triticale, mit möglichst hohem Stärke- und geringem Protein-Anteil wird zunächst in einem Mahlwerk vermahlen. Je nach Rohstoff wird das Korn auf beispielsweise eine Partikelgröße von kleiner 1 mm reduziert. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird hier anfallende Kleie nicht ausgesiebt.The Korn, here for example triticale, with as high as possible Starch and low protein content is initially milled in a grinder. Depending on the raw material, the grain is on for example, a particle size of smaller 1 mm reduced. In contrast to the state of the art is incurred here Bran not screened.

Im nächsten Reaktor erfolgt das übliche Einmaischen des Mahlgutes, gefolgt von der Verflüssigung in einer weiteren Vorrichtung. Dabei wird eine Mischung des vermahlenen Getreides mit Wasser und einer Enzymlösung erreicht. Nach Aufheizung auf eine vorgebbare Verflüssigungstemperatur (abhängig von der Art des Verflüssigungsenzyms) von 50–115°C und einer Verweilzeit von 0,5–2,0 h in Abhängigkeit von Enzymkonzentration wird in einer neutralen oder leicht basischen Umgebung die Stärke abgebaut. Der pH-Wert Bereich wird in Abhängigkeit vom Verflüssigungsenzym auf 5,0–6,5 eingestellt um einen guten Abbau der Stärke in Dextrine zu erreichen. Der folgende Behälter ist eine Verzuckerungseinrichtung. Durch Zusatz von Verzuckerungsenzym wird der Abbau der Dextrine in vergärbare Mono-, Di-, und Trisaccharide unter Einhaltung eines vorgegebenen, überwachten pH-Bereiches, je nach Verflüssigungsenzym, pH 4,0–5,5 bewirkt. Dabei wird, abhängig vom Verflüssigungsenzym, mit einer Temperatur von 50–65°C gefahren bei einer Verweilzeit von 1–48 h, in Abhängigkeit von der Enzymkonzentration.In the next reactor, the usual mashing of the ground material, followed by the liquefaction in another device. In this case, a mixture of the ground cereal with water and an enzyme solution is achieved. After heating to a predeterminable liquefaction temperature (depending on the type of liquefaction enzyme) of 50-115 ° C and a residence time of 0.5-2.0 h depending on the enzyme concentration, the starch is degraded in a neutral or slightly basic environment. The pH range is adjusted to 5.0-6.5 depending on the liquefaction enzyme to achieve good degradation of the starch in dextrins. The following container is a saccharification device. By addition of saccharification enzyme, the degradation of dextrins into fermentable mono-, di-, and trisaccharides is effected while maintaining a predetermined, monitored pH range, depending on the liquefaction enzyme, pH 4.0-5.5. It is driven, depending on the liquefaction enzyme, at a temperature of 50-65 ° C with a residence time of 1-48 h, depending on the enzyme con concentration.

In der folgenden Einrichtung, der Fermentationsstufe, wird durch Zusatz von Hefe der vergärbare Zucker in Ethanol und Kohlendioxid umgesetzt. Dieser Vorgang dauert 12–50 h und erbringt eine Ethanolendkonzentration von beispielsweise 5,0–13,0, vorzugsweise im Bereich von etwa 4–19, Gew.-%. Parallel zur anaeroben Fermentation wird ein Teilstrom der Hefe in einem Nebenstrom eines weiteren Behälters aeroben belüftet, damit genügend Hefezellsubstanz gebildet wird. Danach wird die Biomasse in eine Destillationseinrichtung gefördert.In the following facility, the fermentation stage, is supplemented of yeast the fermentable sugar in ethanol and carbon dioxide implemented. This process takes 12-50 h and yields one Ethanol end concentration of, for example, 5.0-13.0, preferably in the range of about 4-19, wt .-%. Parallel to the anaerobic Fermentation is a partial flow of yeast in a side stream of a yeast aerobic aerated further container so that enough Yeast cell substance is formed. Thereafter, the biomass in a Promoted distillation device.

Beschreibung der Lignocelluloselinie:Description of the lignocellulosine line:

Die aufgegebene Biomasse, beispielsweise Stroh, wird mittels Mühlen und Häckslern auf eine Partikelgröße von 0,5–10 cm zerkleinert. Das geschredderte Stroh wird in einem Reaktor durch Zusatz von Wasser in eine Suspension aufgeschwemmt, sodann mittels Direktdampf, ohne Zusatz von Chemikalien sowie Laugen oder Säuren, auf 160–220°C aufgeheizt, in Abhängigkeit von den Rohstoffarten und bei Verweilzeiten von 10–120 Minuten aufgeschlossen. Dabei geht der Großteil der Hemicellulose in Lösung.The abandoned biomass, for example straw, is produced by means of mills and shredders to a particle size crushed by 0.5-10 cm. The shredded straw will suspended in a reactor by addition of water in a suspension, then by direct steam, without the addition of chemicals and alkalis or acids, heated to 160-220 ° C, depending on the types of raw materials and residence times out of 10-120 minutes. This is the major part hemicellulose in solution.

Die Lignocellulose wird in der Hydrolysestufe so aufgeschlossen, dass die hydrolysierte Masse einen weitestgehend neutralen pH-Wert, vorzugsweise im Bereich pH-Wert 5 bis 7, aufweist. Im Prozess selbst werden Säuren freigesetzt, die einen leichten pH-Wertabfall bewirken, jedoch soll und wird der genannte pH-Wertbereich nicht verlassen. Dies hat mehrere Vorteile. Durch Verzicht auf Chemikalienzusatz können keine, den folgenden Prozess behindernde Nebenprodukte entstehen. In dem genannten pH-Wertbereich ist auch kein oder nur ein geringer Angriff auf die Werkstoffe der Anlagenteile zu beobachten, was die Wirtschaftlichkeit der Produktion durch verlängerte Lebensdauer der Anlage erhöht.The Lignocellulose is so disrupted in the hydrolysis stage that the hydrolyzed mass a largely neutral pH, preferably in Range pH 5 to 7, has. In the process itself become acids but which is supposed to cause a slight pH drop and does not leave said pH range. This has several Advantages. By dispensing with the addition of chemicals, none, the next process obstructing by-products arise. By doing mentioned pH range is also no or only a small attack to observe the materials of the equipment, what the profitability production through extended life of the plant elevated.

Nach dieser Hydrolyse wird die Masse auf die erwünschte Verzuckerungstemperatur in zwei hinter einander geschalteten Flash Behältern abgekühlt. Der dabei gewonnene Dampf findet beispielsweise im getreidebasierten Anlagenteil Verwendung wie durch einen strichlinierten Pfeil in 5 dargestellt. Die Verwendung des abgezogenen Dampfes auch an anderen Stellen in dieser Anlage sowie in der Getreidelinie wird als erfinderisch angesehen.After this hydrolysis, the mass is cooled to the desired saccharification temperature in two flash vessels connected in series. The steam obtained in this way is used, for example, in the grain-based part of the plant, as indicated by a dashed arrow in FIG 5 shown. The use of the extracted steam elsewhere in this plant and in the grain line is also considered to be inventive.

Im nächsten Verfahrensschritt wird mittels eines Filters, vorzugsweise eines geeigneten Bandfilters bzw. einer Schneckenpresse, eine Fest-/Flüssigtrennung der abgekühlten Masse vollzogen. Die Flüssigphase wird in eine Biogasanlage gepumpt, die Festphase der Verzuckerungseinrichtung zugeführt.in the next process step is by means of a filter, preferably a suitable belt filter or a screw press, a solid / liquid separation of the cooled mass completed. The liquid phase is pumped into a biogas plant, fed to the solid phase of the saccharification.

Die Verzuckerung erreicht man durch Zugabe von handelsüblichen Cellulasen. Zur Verzuckerung beträgt die Verweilzeit von ca. 48 h bei der vorgebbaren Temperatur von etwa 40–60°C, je nach Art des verwendeten Enzyms. Dabei wird die Cellulose enzymatisch in Glucosemonomere abgebaut.The Saccharification is achieved by adding commercially available Cellulases. For saccharification, the residence time of approx. 48 h at the predeterminable temperature of approx. 40-60 ° C, depending on the type of enzyme used. The cellulose becomes enzymatic mined into glucose monomers.

Der folgende Verfahrensschritt ist die Fermentation; nach der Verzuckerung wird bei 30–40°C eine Standard-Saccharomyces-Fermentation vorgenommen, die in einer Ethanolendkonzentration von beispielsweise ca. 5 Vol.-% endet.Of the the following process step is the fermentation; after saccharification becomes a standard Saccharomyces fermentation at 30-40 ° C made in a final ethanol concentration of, for example about 5 vol .-% ends.

Ausdrücklich soll wegen der häufigen Ablehnung genmodifizierter Biostoffe hier kein genetisch geändertes Material und auch keine dafür verwendbaren Mikroorganismen eingesetzt werden.Expressly due to the frequent rejection of genetically modified biofuels no genetically modified material here and no be used for this purpose microorganisms.

Nunmehr wird das erhaltene Produkt zur Destillationseinrichtung gepumpt.Now the product obtained is pumped to the distillation device.

Beschreibung der für beide Linien gemeinsamen Verfahrensschritte:Description of both lines common procedural steps:

Die alkoholisch fermentierte Lösung aus der Getreidelinie und die fermentierten Massen aus der Lignozelluloselinie werden zusammengeführt und in einer ersten Stufe, einer Maischkolonne destilliert bis auf ca. 50 Gew.% Ethanol.The alcoholic fermented solution from the grain line and the fermented masses from the lignocellulosine line are brought together and in a first stage, a mash column distilled up to about 50% by weight of ethanol.

Im nächsten Schritt wird das erhaltene Ethanol-/Wassergemisch dann in einer Rektifikationseinrichtung bis auf ca. 90 Gew.-% Ethanol aufkonzentriert. Mittels einer weiteren Entwässerungsbehandlung, beispielsweise einer Schleppmitteldestillation oder durch Molekularsiebtechnologien oder Pervaporation wird die Lösung auf mind. 99,0 Vol.-% Ethanol weiter aufkonzentriert.in the The next step is the resulting ethanol / water mixture then in a rectification device to about 90 wt .-% ethanol concentrated. By means of a further dewatering treatment, for example, entrainer distillation or molecular sieve technologies or pervaporation, the solution is at least 99.0 vol .-% Ethanol further concentrated.

Die in diesen Stufen anfallenden Reststoff, die sogenannte Schlempe, wird am Boden der Maischekolonne abgezogen und der Biogasanlage zugeführt. Im Stand der Technik wird versucht via Klärschlamm Methan zu gewinnen oder die Schlempe in Tierfuttermittel einzuschleusen.The in these stages accumulating residue, the so-called vinasse, is deducted at the bottom of the mash column and the biogas plant fed. The prior art attempts via sewage sludge To win methane or to infiltrate the vinasse in animal feed.

Erfindungsgemäß wird jedoch die gesamte Schlempe in der Biogasanlage mit der hemizellulosereichen Flüssigphase aus der Lignozellulosenlinie in Biogas umgesetzt. Das entstandene Biogas wird dann weiter zur Stromerzeugung genutzt. Der Ablauf aus der Biogasproduktion kann – wie für sich bekannt – so abgegeben werden oder einer weiteren, aeroben Behandlung zugeführt werden.According to the invention however, the whole vinasse in the biogas plant with the hemicellulosic Liquid phase from the Lignozellulosenlinie converted into biogas. The resulting biogas will then continue to be used to generate electricity. The process from biogas production can - as for be known - so given or another, be supplied to aerobic treatment.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 103210607 A1 [0007] - DE 103210607 A1 [0007]
  • - DE 1032795464 [0007] - DE 1032795464 [0007]
  • - EP 330686 B1 [0007] - EP 330686 B1 [0007]
  • - US 20050026261 A1 [0007] US 20050026261 A1 [0007]
  • - WO 2001060752 A1 [0007] - WO 2001060752 A1 [0007]
  • - WO 2003049538 A2 [0007] - WO 2003049538 A2 [0007]
  • - DE 3428661 C2 [0007] - DE 3428661 C2 [0007]
  • - EP 105937 B1 [0008] - EP 105937 B1 [0008]
  • - WO 1098041646 A1 [0009] WO 1098041646 A1 [0009]
  • - WO 2007009463 A2 [0009] - WO 2007009463 A2 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - „Features of promising technologies for pre-treatment of lignocellulosic biomass" von Nathan Mosier und anderen, veröffentlicht im Bioresource Technologie 96 (2005), Seite 673–686 [0005] - "Features of promising technologies for pre-treatment of lignocellulosic biomass" by Nathan Mosier and others, published in Bioresource Technology 96 (2005), page 673-686 [0005]
  • - „Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", veröffentlicht in Bioresource Technologie 83 (2002), Seiten 1-11, Elsevier Verlag [0006] - "Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", published in Bioresource Technologie 83 (2002), pages 1-11, Elsevier Verlag [0006]
  • - http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx01011.pdf. [0033] - http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx01011.pdf. [0033]

Claims (13)

Verfahren zur Verarbeitung von Getreide und Lignocellulose zu Bioethanol dadurch gekennzeichnet, dass eine Produktionslinie für Getreide und eine dazu zeitgleich betriebene Produktionslinie Lignocellulose bis zur Verzuckerungsstufe und einer spezifischen Fermentation in Abhängigkeit von der eingesetzten Biomasse betrieben und sodann die Stoffströme in eine gemeinsame Destillations- und Entwässerungsstufe geleitet werden.Process for the processing of cereals and lignocellulose to bioethanol, characterized in that a production line for grain and at the same time operated production line lignocellulose operated until the saccharification stage and a specific fermentation depending on the biomass used and then passed the material streams in a common distillation and dewatering stage become. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an der Produktionslinie zur Verarbeitung von Lignocellulose nach einer Hydrolyse der Biomasse überschüssiger Dampf in dieser Produktionslinie an anderer Stelle genutzt oder zur Nutzung in der Produktionslinie für das Getreide abgezogen wird.Method according to claim 1, characterized that on the production line for processing lignocellulose after a hydrolysis of the biomass excess Steam used in this production line elsewhere or for use in the production line for the grain is deducted. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass nach der Hydrolysestufe in der Produktionslinie zur Verarbeitung von Lignocellulose eine Flüssigphase weitestgehend von einer Festphase abgetrennt und die Flüssigphase einer Biogasanlage zugeführt wird.Method according to claim 1, characterized that after the hydrolysis stage in the production line for processing of lignocellulose a liquid phase largely from a solid phase separated and the liquid phase of a biogas plant is supplied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dahingehend gekennzeichnet, dass die Reststoffe nach der Destillation und Entwässerung (Schlempe) der Biogasanlage zugeführt werden.Method according to one of the preceding claims characterized in that the residues after distillation and drainage (stillage) fed to the biogas plant become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dahingehend gekennzeichnet, dass in der Biogasanlage Schlempe und die Hemicellulose reiche Flüssigphase zu Biogas umgesetzt werden.Method according to one of the preceding claims characterized in that in the biogas plant and Schlempe the hemicellulose rich liquid phase converted to biogas become. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Biogas zur Stromerzeugung verwendet wird.Method according to claim 5, characterized in that that the biogas is used to generate electricity. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignocellulose in der Hydrolysestufe so aufgeschlossen wird, dass die hydrolysierte Masse einen weitestgehend neutralen pH-Wert, vorzugsweise im Bereich pH-Wert 5 bis 7 durch Verzicht auf Zugabe von Säuren oder Laugen aufweist.Method according to claim 1, characterized in that that the lignocellulose in the hydrolysis so open-minded is that the hydrolyzed mass a largely neutral pH, preferably in the range pH 5 to 7 by waiving Addition of acids or alkalis has. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zeitgleich miteinander betriebenen Bioethanolanlagen mit variablen Einsatzmengen an Getreide und lignocellulosehaltigen Biomassen beschickt werden, wobei der Anteil an Lignocellulose, bezogen auf die eingesetzte Getreidemenge, bei 1 bis maximal 50 Gewichtsprozent beträgt.Method according to claim 1, characterized that the two simultaneously operated bioethanol plants with variable amounts of cereals and lignocellulosic Biomass, the proportion of lignocellulose, based on the amount of grain used, from 1 to a maximum of 50 Weight percent. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Ethanolendkonzentration sowohl bei der Verarbeitung von Getreide als auch bei der Verarbeitung von Lignocellulose vor der Destillationsstufe eine Ethanolendkonzentration von 4–19 Volumenprozent aufweisen.Method according to one of the preceding claims characterized in that the final ethanol concentration is both in the processing of grain as well as in processing of lignocellulose prior to the distillation step, a final ethanol concentration of 4-19 volume percent. Vorrichtung zur Verarbeitung der Biomassearten Getreide und Lignocellulose zu Bioethanol, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens je eine der Vorrichtungen, umfassend je mindestens eine in Reihe angeordnete Einrichtung zur Vorbehandlung, Aufschließung, Verzuckerung, Fermentation verzuckerter Massen für jede Biomassenart gleichzeitig bzw. parallel betreibbar sind, gekennzeichnet durch nur eine für beide Linien gemeinsam beschickbare Destillationseinrichtung und Entwässerungsvorrichtung zur Aufkonzentrierung des gewonnenen Ethanols.Device for processing the types of biomass cereals and lignocellulose to bioethanol, in particular to carry out the method according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the devices comprising at least each an in-line pre-treatment, digestion, Saccharification, fermentation of saccharified masses for each Biomassenart be operated simultaneously or in parallel, characterized by only one common charge for both lines Distillation device and dewatering device for Concentration of the recovered ethanol. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beide Linien mit einer Biogasanlage gekoppelt sind zur Aufnahme von Schlempe aus der Destillationseinrichtung und von Flüssigphasen aus einer der Hydrolisierungsvorrichtung für Lignocellulose nachgeschalteten Trenneinrichtung für Fest- und Flüssigstoffe.Device according to claim 10, characterized in that that both lines are coupled to a biogas plant for recording of stillage from the distillation equipment and from liquid phases one of the hydrolyzing device for lignocellulose downstream separating device for solids and liquids. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolyseteil der Lignocellulose-Linie mit einer Abführeinrichtung von Dampf zur Getreide-Linie verbunden ist.Device according to claim 10 or 11, characterized that the hydrolysis part of the lignocellulose line with a discharge device connected by steam to the grain line. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage mit einer Stromerzeugungsanlage gekoppelt ist.Apparatus according to claim 10, 11 or 12, characterized characterized in that the biogas plant with a power generation plant is coupled.
DE102008004971A 2008-01-17 2008-01-17 Substantially and energetically optimized bioethanol production process Withdrawn DE102008004971A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008004971A DE102008004971A1 (en) 2008-01-17 2008-01-17 Substantially and energetically optimized bioethanol production process
EP09701508A EP2240592A2 (en) 2008-01-17 2009-01-19 Materially and energetically optimized bioethanol production process
PCT/EP2009/050537 WO2009090260A2 (en) 2008-01-17 2009-01-19 Materially and energetically optimized bioethanol production process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008004971A DE102008004971A1 (en) 2008-01-17 2008-01-17 Substantially and energetically optimized bioethanol production process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008004971A1 true DE102008004971A1 (en) 2009-07-30

Family

ID=40794218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008004971A Withdrawn DE102008004971A1 (en) 2008-01-17 2008-01-17 Substantially and energetically optimized bioethanol production process

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2240592A2 (en)
DE (1) DE102008004971A1 (en)
WO (1) WO2009090260A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112898A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Verbio Vereinigte Bioenergie Ag Process and plant for the production of biogas from lignocellulosic biomass

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0105937B1 (en) 1982-10-04 1987-11-19 Baron Howard Steven Strouth Method of manufacturing alcohol from ligno-cellulose material
DE3428661C2 (en) 1983-08-09 1988-01-28 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen, De
WO1994008027A1 (en) * 1992-09-28 1994-04-14 Midwest Research Institute Fermentation of cellulose and hemicellulose in corn fiber and distillers dried grains with solubles to ethanol
EP0330686B1 (en) 1987-08-12 1996-01-17 Technipetrol S.P.A. Process and apparatus for the continuous production of ethanol from cereals and method of operating said apparatus
WO1998041646A1 (en) 1997-03-18 1998-09-24 2B Ag Method for using a vegetable biomass and a screw press to carry out said method
WO2001060752A1 (en) 2000-02-17 2001-08-23 Forskningscenter Risø A method for processing lignocellulosic material
WO2003049538A2 (en) 2001-12-06 2003-06-19 Prodigene, Inc. Methods for the cost-effective saccharification of lignocellulosic biomass
WO2003105889A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 Novozymes North America, Inc. Processes for making ethanol
US20050026261A1 (en) 2002-11-15 2005-02-03 Novozymes North America, Inc. Ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation (SSF)
WO2007009463A2 (en) 2005-07-19 2007-01-25 Holm Christensen Biosystemer Aps Method and apparatus for conversion of cellulosic material to ethanol
US20070298477A1 (en) * 2004-08-31 2007-12-27 Biotech Progress, A.S. Method And Devices For The Continuous Processing Of Renewable Raw Materials

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7488390B2 (en) * 2003-03-25 2009-02-10 Langhauser Associates, Inc. Corn and fiber refining
DE10327954C5 (en) * 2003-06-20 2008-06-26 Wilkening, Carl Ludwig, Dr. Improved processes for the production of ethanol and methane from cereals
US20090305372A1 (en) * 2006-07-03 2009-12-10 Hendriks Antonius Theodorus Wi Pre-treatment of biomass
WO2008154468A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-18 Novozymes North America, Inc. Methods for producing fermentation products

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0105937B1 (en) 1982-10-04 1987-11-19 Baron Howard Steven Strouth Method of manufacturing alcohol from ligno-cellulose material
DE3428661C2 (en) 1983-08-09 1988-01-28 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen, De
EP0330686B1 (en) 1987-08-12 1996-01-17 Technipetrol S.P.A. Process and apparatus for the continuous production of ethanol from cereals and method of operating said apparatus
WO1994008027A1 (en) * 1992-09-28 1994-04-14 Midwest Research Institute Fermentation of cellulose and hemicellulose in corn fiber and distillers dried grains with solubles to ethanol
WO1998041646A1 (en) 1997-03-18 1998-09-24 2B Ag Method for using a vegetable biomass and a screw press to carry out said method
WO2001060752A1 (en) 2000-02-17 2001-08-23 Forskningscenter Risø A method for processing lignocellulosic material
US20020192774A1 (en) * 2000-02-17 2002-12-19 Ahring Birgitte Kiaer Method for processing lignocellulosic material
WO2003049538A2 (en) 2001-12-06 2003-06-19 Prodigene, Inc. Methods for the cost-effective saccharification of lignocellulosic biomass
WO2003105889A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 Novozymes North America, Inc. Processes for making ethanol
US20050026261A1 (en) 2002-11-15 2005-02-03 Novozymes North America, Inc. Ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation (SSF)
US20070298477A1 (en) * 2004-08-31 2007-12-27 Biotech Progress, A.S. Method And Devices For The Continuous Processing Of Renewable Raw Materials
WO2007009463A2 (en) 2005-07-19 2007-01-25 Holm Christensen Biosystemer Aps Method and apparatus for conversion of cellulosic material to ethanol

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Features of promising technologies for pre-treatment of lignocellulosic biomass" von Nathan Mosier und anderen, veröffentlicht im Bioresource Technologie 96 (2005), Seite 673-686
"Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", veröffentlicht in Bioresource Technologie 83 (2002), Seiten 1-11, Elsevier Verlag
BIOSIS Prev 198988060743 *
http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx01011.pdf.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112898A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Verbio Vereinigte Bioenergie Ag Process and plant for the production of biogas from lignocellulosic biomass
US11352596B2 (en) 2012-12-21 2022-06-07 Verbio Vereinigte Bioenergie Ag Method and plant for producing biogas from lignocellulose-containing biomass

Also Published As

Publication number Publication date
EP2240592A2 (en) 2010-10-20
WO2009090260A3 (en) 2009-10-29
WO2009090260A2 (en) 2009-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102216435B (en) Biomass processing
Romero-García et al. Biorefinery based on olive biomass. State of the art and future trends
DE10327954B4 (en) Improved processes for the production of ethanol and methane from cereals
WO1998041646A1 (en) Method for using a vegetable biomass and a screw press to carry out said method
DE102007012104A1 (en) Process for the hybrid digestion of lignocellulosic biomass
EP2059603A1 (en) Method of producing bioalcohol, in particular bioethanol and/or biobutanol
DE102008015609A1 (en) Producing biogas e.g. methane gas during a multi-step process from solid biomass e.g. solid dung, comprises carrying out a hydrolysis process and an acidification process and then a methane formation process in a spatially separated manner
DE102008038502A1 (en) Method for generating and distributing energies by using lignocellulose-containing raw material, by delivering the raw material into a station, and pretreating and processing the raw material to liquid fermentation substrate in the station
DE102010060656A1 (en) Process for the hydrothermal carbonization of biological material and use of the resulting process water for fermentation
EP2066698A2 (en) Improved method for producing ethanol, gluten and bran from cereals
EP3950914B1 (en) Method for a combined operation of a bioethylene recovery plant and a biogas plant
Procentese et al. Process simulation of biobutanol production from lignocellulosic feedstocks
DE102007001614A1 (en) Energy self-sufficient method for manufacturing bioethanol from lignocellulose, protein, starchy or sugary additional material, involves disintegrating additional material, and obtaining raw slurry from disintegrated additional material
DE102008004971A1 (en) Substantially and energetically optimized bioethanol production process
WO2009062601A2 (en) Method for the fermentative production of butanol from a mash from which non-fermentable substances and solids were separated prior to fermentation
WO2013041207A1 (en) Device and method for hydrothermally pulping dried, lignified lignocellulosic biomass
Amiri et al. Ethanol economy: Environment, demand, and marketing
WO2018091004A1 (en) Process for material and energy recovery of residues from sugar cane processing and arrangement for performing the process
Senatore et al. Ethanol: A Brief Review of the Major Production Methods in the World
Der Westhuizen et al. A Techno-economic evaluation of integrating first and second generation bioethanol production from sugarcane in Sub-Saharan Africa
EP2896681A1 (en) Biorefinery of biomass using irradiation process
DE102007033988A1 (en) Producing purified starch comprises grinding cereals containing starch in an air vortex mill to starch flour, separating bran from the flour and subsequently separating proteins from the flour
DE102009024423A1 (en) Method for energetic, waste-free recycling of vegetable raw materials, which are converted into energy source e.g. ethanol and methane and into a fertilizer, comprises hydrolyzing vegetable raw materials, and fermenting
TR201808167T1 (en) PREPARATION OF ETHANOL FROM BIOMASS AND SUGAR CANE BASED RAW MATERIALS

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: WABLAT-LANGE-KARTHAUS, 14129 BERLIN

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120801