DE2743618A1

DE2743618A1 - Verfahren zur gewinnung von kraftstoffen, oelen und fetten, scp aus pflanzen, algen, pilzen und bakterien

Info

Publication number: DE2743618A1
Application number: DE19772743618
Authority: DE
Inventors: Ernst Kirchgaessner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-03-29

Description

Verfahren zur Gewinnung von Kraftstoffen, Ölen und Fetten, SCP
aus Pflanzen, Algen, Pilzen und Bakterien Weniger als 1 % der von der Erde aufgenommenen $Sonnenenergie wird von Pflanzen und Algen absorbiert. Das bedeutet eine jährliche Produktion an Biomasse von ca. 2 Milliarden Tonnen.
Etwa 10 % hieraus könnte den gesamten Energie- und Nahrungsbedarf der Menscizheit decken.
Am effektivsten läßt sich Energie gewinnen, indem man die Photosynthese der grünen Pflanzen anzapft. Die grünen Pflanzen und Algen absorbieren Sonnenenergie und wandeln diese in chemische Energie um.
Wie die Entstehungsgeschichte von Kohle und Erdöl beweist, ist ihr Vorkommen auf pflanzliches Material, das von der Natur in langen Zeiträumen in ungeheuren Mengen dauernd gebildet wird und in vorweltlicher Zeit in den heutigen Kohle- und Erdölgebieten zur Ablagerung kam, zurückzuführen. Als Hauptbestandteile des abgeschiedenen und angesammelten Materials müssen Kohlenhydrate insbesondere Cellulose die Umwandlung zu Bitumen-Erdöl durchgemacht haben. Die Natur arbeitete dabei in langen Zeiträumen. Die Richtung dieser Umwandlung wurde wesentlich bestimmt durch die dort vorherrschenden geologischen Bedingungen (Struktur dds Muttergesteins).
Die Rolle des Muttergesteins war nicht nur eine mechanische dergestalt, daß es z.B. einen Druck ausüben oder bei günstigem Porverhältnis zur Speicherstatte werden konnte, vielmehr wirkte es auch chemisch-katalytisch.
Anders ist es jedoch mit den basischen Gesteinen: Kalkstein, Dolomit usw., die in allen Erdölgebieten anzutreffen sind.
Durch ihre basische Natur sind sie befähigt, die Umwandlung von Cellulose und Proteinen nach der Richtung erdölhaltiger Stoffe zu leiten. Eine nicht zu unterschätzende Rolle bei der Entstehung von Erdöl spielen in diesem Zusammenhang auch die Eisenerze, besonders Eisensulfid, Vanadium, Zeolite-Tonerden sowie Silizium-Sande, welche in allen Erdölgebieten anzutreffen sind. Sie bildeten neben erhöhter Temperatur und Druck die katalytische Matrix für das Entstehen von Erdöl.
Eine ganz besondere Rolle für die frühgeschichtliche Entstehung kommt den chlorophyllen Bakterien in Verbindung mit den Häminen und Porphyrinen sowie den tierischen Ausscheidungsprodukten (Darmbakterien und östrogene Hormone) zu. Anhand von angestellten Eiweißprotein-Gärungsversuchen (siehe Anlage 1) aus Getreidestroh und chlorophyllhaltigen Pflanzen sowie Eiweiß und hämoglobinhaltigen Tier- und Fischabfällen mit tierischen Ausscheidungsprodukten, isolierten Darmbakterien aus Rinder- und Pferdekot und östrogenem Pferdeurin läßt sich beweisen, daß die Entstehung von Erdöl nicht immer ein Langzeitprozeß gewesen sein muß und daß, was viel bedeutsamer ist, erdölbildende Ausgangsstoffe in basischen Lösungen mit pH-Werten zwischen 6 und 7,5 über den Umweg der eroben und aneroben Fermentation mit Bakterien aus tierischen Ausscheidungsprodukten oder durch Pilze und Algen mittels Nährlösungen von Düngemitteln und Salzen mit Spurenelementen, Estern, Alkoholen, Altehyden, Glukosen, Sacharosen usw. in der Natur zur Entstehung des Erdöls beigetragen haben und daß dieser Prozeß zur Vermehrung der Biomasse heute schon über die sogenannte Bio-Eiweißsynthese industriell in geeigneten Fermetern oder Gäreinrichtungen oder sogar Kavernen nachvollzogen werden kann. Wie die jüngsten Forschungsergebnisse zeigen, braucht ein Ribosom zur Synthetisierung eines Eiweißkörpers mit einem Molekulargewicht von 40.000 ca. 10 Sekunden. Damit können, wie der nachstehend beschriebene Prozeß beweist, endlos Kohlenwasserstoffe (graftstoffe und Nahrungsmittel) in beliebigen Mengen produziert werden.
Das gleiche gilt, wie der in der Anlage 2 beschriebene Versuch beweist, für die Biosynthese eiweiß- und fettbildender Pilze.
Wie sich weiterhin aus den Versuchen ergibt, kann die Produktionsleistung sowohl der Bakterien als auch der Pilze gezielt durch Zugabe von bestimmten Spurenelementen z.B. Phosphaten in Richtung einer höheren Energiegewinnung gelenkt werden.
Zum gleichen Resultat wie beim Versuch 1 gelangt man in noch kürzerer Zeit durch Inkohlung cellulose-, zucker- und stärkehaltiger Pflanzen oder der vorerwähnten Bakterien und Pilz-, Eiweiß- Fettsubstrate unter Druck und erhöhter Temperatur in Gecenwart von Alkali, Jod und Eisen. Daraus läßt sich ableiten, daß der tierische Einfluss bei der Entstehung des Erdöls nicht Voraussetzung ist und daß damit der überwiegende Teil der Erdölvorräte aus Pflanzen durch Inkohlung entstanden ist.
Die nachstehenden Verfahren ermöglicher es, den sich in der Natur über Jahrmillionen vollziehenden Prozeß der eroben oder azieroben Fermentation und Gärung sowie Inkohlung im Beisein entsprechender Katalysatoren unter erhöhter Temperatur und Druck nachzuahmen und in kurzer Zeit zu vollenden. Als Ausgangsstcffe hierfür eignen sich alle cellulose-, zucker-, sturke- und fetthaltigen Pflanzen, Pilze und auf Nährlösungen gezAchtete Einzellerproteine oder bakterielles Eiweiß sowie Alten, deren Samen und Zersetzungsprodukte, Substrate, Hefen, Säfte, Extrakte, Schleim, Melasse, Ölkuchen und Retorte.
So z.B. alle Holzarten und deren Abfälle, Sulfitablauge, Sägemehl, Getreidestroh, Maisstengel, Abfälle von Zuckerrohr, Zuckerrüben, Kartoffeln, Laub, Gräser, Baumwollabfälle, Latexpflanzen bzw. Gummiabfälle, Kopra, Jute, Ölkürbiase, Kakteen, Schalen von Nüssen, Zitrusfrüchten etc.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnten Pflanzen bzw. pflanzlichen Stoffe oder deren Gärungs-und Fermentationsprodukte einzeln oder gemischt für die nachstehend beschriebenen Verfahren aufbereitet werden. Durch zerkleinern unu feinmahlen, vergären, verhefen, pressen, emulgieren, filtern, eirdXmpfent trocknen und pulverisieren wird das Pflanzenderivitat auf einen für die Prozeße notwendigen einheitlichen Wassergehalt gebracht und zu einem pumpfähigen Souffle, Brei oder Lauge verarbeitet.
Das Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß, wie im Versuch 1 dsrgestellt, dem Vor- und Aufbereitungsprozeß im Falle der Verwendung fermentativer Gärungsprodukte wertvolle Aminosäuren bzw. Einzellerproteine und vitaminreiche Hefen, Öle und Fette durch abtrenner-zentrifugieren zur Verwendung für die menschliche Ernährung oder als Tierfutter entnommen werden können.
Das Verfahren ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß dem so gewonnenen Pflanzenderivitat eine geeignete Katalysatormasse bzw. katalytische Oxydalionsluittel beigemengt werden.
Als K3talys-toren für den Prozeß eignen sich N/1NaOH (Natronlauge), Kalilauge, Nstriumchlorid, Calziumchlorid, Aluminiumchlorid, Dolomit, Eisenchlorid, Sisen6alz, Jod, Zinkoxyd, Eisenoxyd, Iolybdenum, Titan, Wolframoxyd, Silizium, zeolite Tonerde, Kaliumpermangenat, Mangan, Platin, Brom und sonstige Idetallderivitcte. Anstelle der vorgenannten Katalysatoren genugt auch die Gegenwart von chlorophyllen Pflanzen, Häminen bzw. Hämoglobinen tierischer oder pflanzlicher Herkunft im Beisein von östrogenen Hormonen.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die oben beschriebene Ausgangsmasse mit Mittelöl, das dem Prozeß entnommen werden kann, im Verhältnis 1 : 2 angeteigt wird.
Das vorerwähnte aufbereitete Pflanzenderivitat wird jetzt mittels einer Pumpe in eine Hydrieranlage gebracht, wo es bei vorsichtiger Wärmeführung zunächst auf 100 - 3500C erhitzt und mit einem Wasserstoffandruck von 100 - 200 bar hydriert wird. Dabei werder flüssige Ko@lenwasserstoffe gewonnen, die @i@sichtlich ihrer Zus@mmensetzung dem natürliche@ Erdöl gl@i@@en. Das Produkt ist frei von Schwefel und kan@ ohne weitere Zwischenreinigung durch weitere Zerlegung bzw. fra@tio@ierte Vakuum-De@tillation zu Benzin, Dieselöl, Paraffin und @@@@ierstoffen aufgearbeitet werden.
Darüber hinaus ist d tS Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das oben beschriebene aufbereitete Pflanzenderivitat einer Krackung nach der in der Raffinerietechnik üblichen Art und Weise bei vorsichtiger Wärmeführung zwischen 300 - 400°C und eine Druck von hO - 120 bar unteriiorfen wird. Dadurch wird ein erdölähnliches Produkt erhalten, das aus Aliphaten, Naphtenen, Aromaten, Olefinen und etwas sauren Bestandteilen zusammengesetzt ist.
Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet,, daß das oben beschriebene Ausgangaprodukt ii Verhältnis 1 : 2 nit Nittelöl zu einem Breisouffle homogenisiert wird, das mittels eines Sauerstoff-Druckzerstäuberbrenners bei Temperaturen zwischen 400 und @00°C und einem Druck von 60 - 100 bar durch partielle Oxydation mit Wasser oder Wasserdampf zu Synthesegas verkrackt wird. Das 30 gewonnene Synthesegas wird im Verhältnis 1 : 2 mit Wasserstoff angereichert und anschliessend durch Kondensation und thermisch-katalytische Krackung oder Gasphasenhydrierung ohne Zwischenreinigung zu Dieselöl, Benzin, Methanol oder Schmierstoffen weiterverarbeitet.
Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, daß das oben beschriebene Pflanzensubstrat im Wege der bakteriellen oder Säuregärung zu Carbonsäuren vergärt wird. Dabei werden große Mengen Wasserstoffgas freigesetzt, die in Koubination mit dem vorgenannten Prozeß z.B. bei der Hydrierung verwendet werden können. Die erhaltenen Carbonsäuren werden durch filtern oder zentrifugieren gereinigt und über einen geeigneten Kontakt im Wege der Elektrolyse nach der Grignard-Reaktion z.B. zu Dekan oxydiert. Dekan ist bekanntlich ein Kohlenwasserstoff aus der Reihe der Alkane und kann durch katalytische Reformierung in Benzin, Methanol und Dieselöl überführt werden.
Das Verfahren ist f@rner dadurch gekennzeichnet, daß die ober beschriebene Ausgangsmasse mindestens zu me@r als 30 % aus chlorophyllhaltigen Pflanzen bestehen muß, während der Rest aus cellulose-, fett-, zucker- und stärkehaltigen Stoffen, Pilzen oder ba@teriellem Eiweiß bestehe kann. De@ Ausgungamaterial werden hämoglobin- und eiweißhaltige tierische Abfälle in Gegenwart von ö@trogenen Hormonen, welche z.B. aus Pferdeurin synthetisiert werden können und Klär-, Faul- oder Gewässerschlamm beigemischt, Das so gewonnene Substrat kann nun erob oder anerob bei erhöhter Temperatur zwischen 1 und 3 Tagen gegärt werden. Dabei werden Methanols und durch anschliessende fraktionierte Destillation Erdöl gewonnen. Die Garung kann auch durch Hydrierung gemäß obiger Beschreibung ersetzt werden. Das gewonnene Produkt ist ein Öl, das hirsichtlich seiner Zusammensetzung dem natürlichen Erdöl gleic.
Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, daC die Ausgangsraasse einer Fermentation mit dem Bazillus Delbrücki unterzogen wird.
Weingarten, den 15. September 1977

Claims

Patentansprüche 1. Das Verfahren zur Gewindung @@@ K@@f@st@ffen, Ölen, Fetten und SCP aus Pflanzen, Algen und B@@terien ist dadurch gekennzeichnet, daß @@ @@@@@@@gsm@terial vorwiegend cel@ulose-, zucker- und stärkehaltige Pfla@z@@, deren Abfälle oder Samen und Fr@chte, Gärungs- und Fermentationsprodukte sowie Algen verwendet werden können.
2. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial auch chlorophyllhaltige Pflanzen verwendet werden können.
3. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für den Prozeß auch bakterielles Eiweiß, Pilzeiweiß und Hefen verwendet werden können.
4. a) Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, d? Q das Ausgangsmaterial endlos in beliebigen Mengen im Wege der Eiweißsynthese durch bakterielle Gärung oder Fermentation bei Körperterperatur oder erhöhter Temperatur und pH-Werten von 6 - 8 aus pfl@nzlichen und mineralischen Nährlösungen gezüchtet werden kann.
5. Dos Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die für den Görungs- und Fermentationsprozess erforderlichen cellulosezersetzenden und eiweiNgirenden Bakterien aus tierischen Ausscheidungsprodukten z.B. von Rindern und Pferden isoliert werden können.
6. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wachstum der Bakterien, Pilze und Algen durch Zugabe von bestimmten Spurenelementen in Richtung einer höheren Energiegewinnung gelenkt werden kann.
7. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß aus diesen Fermentationsprozeßen Nukleinsäuren, SCP-Eiweißproteine für Nahrungs- oder Futtermittel durch zentrifugieren oder abtrennen entzogen werden können.
8. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Pflanzen bzw.
pflanzliche Stoffe oder deren Gärungs- und Fermentationsprodukte einzeln oder gemischt für das Verfahren aufbereitet werden durch feinmahlen, pulverisieren, gären, fermentieren, oxydieren, verhefen, hydrolysieren, trocknen, sterilisieren, emulgieren, filtern und eindampfen.
Des Ds Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsmaterial entsprechende sauregärende Bakterien oder Chemikalien beigemischt werden0 10. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial soweit für den Prozeß erforderlich auf einen einheitlichen Wassergehalt gebracht wird.
11. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial zu einem pumpfähigen Souffle, Brei, Lauge, Säure oder Pulver aufbereitet wird.
12. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsmaterial vor Beginn des Prozeßes mindestens eine Katalysatormasse in Form einer Mischung aus Alkalisalzen, Eisenoxyden, Chloriden und Jod beigemengt wird.
13. DaS Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial während des Verfahrens über oder durch eine oder mehrere der nachstehenden, als Katalysator wirkenden Kontaktmassen geleitet wird.

Aluminiumchloryd, iluiiniumoxyd, Eisenchlori d, Zinkoxyd, Eisenoxyd, Molybdenozyd, Molybden, Titan, Wolframoxyd, Mangan, Platin, Brom, Kalilauge, Natriumchlorid, Calziumchlorid, Jod, Silizium, zeolite Tonerden, Kaliumpermanganat.
14. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial vor den Fro@e@ der Hydrierung, Krackung oder partiellen Oxydation mit Mittelöl im Verhältnis 1s2, das dem Prozess entnommen werden kann, angeteigt und homogenisiert wird.
15. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenderivitat einer einfachen oder stufenweisen Hydrierung im Beisein von Wasserstoff in Verhaltnis 1:2 und einem Druck zwischen 100 und 200 bar und bei vorsichtiger Wärmeführung bei einer Temperatur zwischen 100 und 350 0C unterzogen wird.
16. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenderivitat einer katalytischen Krackung bei vorsichtiger Wärmeführung zwischen 300 und 400°C und einem Druck von 60 - 120 bar unterworfen wird.
17. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenderivitat mittels Sallerstoff, Wasser oder Wasserdampf bei Temperaturen zwischen 400 und 9000C und einem Druck von 60 - 120 bar einer partiellen Oxydation oder hydrierenden Vergasung unterborfen wird
18. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenderivitat im Wege einer Säuregärung durch Zugabe geeigneter B@kterien oder Chemikalien zu Carbonsaure z.B. Capronsäure vergairt wird.
19. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene Carbonsäure z.B. Capronsäure über einen geeigneten Kontakt im Wege der Elektrolyse entsprechend der Grignard-Resktion zu flüssigen Kohlenwasserstoffen z.B. Dekan oxydiert wird.
20. D:s Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Kraftstoffe, Erdöl, Wasserstoffgas und Methangas anstelle vorgenannter Prozeßarten Ziffer 1 bis 19 durch Gärung in nachstehend beschriebener Verfahrensweise erhalten werden können, a) daß des Pflanzenderivitat mindestens zu 30 aus chlorophyllen Pflanzen und der übrige Teil im gleichen Verhältnis aus cellulose-, fett-, zucker- und stärkehaltigen Stoffen, Pilzen oder bakteriellem Eiweiß besteht, b) daß dem Pflanzenderivitat mindestens 20 bis 30 tierische eiweiß- und hämoglobinhaltige Substanzen (Abfälle) beigefügt werden, c) daß dem Pflanzenderivitat mindestens 2 bis 3 % tierische Ausscheidungsprodukte, östrogenhaltige Urine oder gleichartige Syntheschormonprodukte beigemischt werden, d) daß ds Pflanzenderivitat zur Gärung mit dem Bazillus Delbrücki gegärt oder fermentiert wird, e) daß das 0 gewonnene Substrat aerob oder anaerob bei Körpertemperatur oder erhöhter Temperatur gegärt und anschliessend einer fraktionierten Destillation unterworfen wird, f) daß dc.» Gärungsprodukt Klär-, Faul- oder Gewässerschlamm in beliebigem Verhältnis beigemischt werden kann, g) daß der aerobe oder anaercbe Gärungsprozeß in einem oder getrennten Behältnis durch Vor- bzw. Schockerhitzung auf 70 - 80°C des Gärsubstrates zum Zwecke der Sterilisierung der Methanbakterien so gelenkt werden kann, daß wahlweise Wasserstoff oder Methangas oder eine Mischung derselben in einem bestimmbaren Verhältnis erhalten werden kann, h) daß a@stelle der Gärung das Substrat gemäß Ziffer 15 hydriert wird.

Die Verfahren 1 bis 20 sind dadurch gekennzeichnet, daß durch sie Erdöl, Kraftstoffe, Öle, Fette sowie Pflanzenprotein und SC@-N@hrung gewonnen werden können.