WO2009090260A2 - Materially and energetically optimized bioethanol production process - Google Patents

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WO2009090260A2
WO2009090260A2 PCT/EP2009/050537 EP2009050537W WO2009090260A2 WO 2009090260 A2 WO2009090260 A2 WO 2009090260A2 EP 2009050537 W EP2009050537 W EP 2009050537W WO 2009090260 A2 WO2009090260 A2 WO 2009090260A2
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Werner Koschuh
Jose Neto
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Desmet Ballestra Ethanol Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing bioethanol from cereals and lignocellulose-containing biomasses according to the preambles of claims 1 and 10.
  • Raw materials for bioethanol production basically represent all plants that contain a correspondingly high content of fermentable substances.
  • Lignocellulose consists of cellulose (Ce 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.
  • WO 1098041646 A1 mentions a process for utilizing biomass from agricultural crops, which is comminuted and compressed and separated into a low-solids phase and a solids-rich phase, the high-solids phase being treated with steam in overpressure.
  • the final product is ethanol, pulp and biogas.
  • carbonaceous material is to be converted into 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.
  • the invention is based on the problem to optimize the bioethanol production from grain and lignocellulose.
  • the first solution of the problem comprises according to the invention a method for processing of grain and lignocellulose to 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 streams into one common distillation and dehydration step.
  • excess steam may be withdrawn and used elsewhere in the production line or withdrawn for use in the grain production line.
  • the biogas can be used for power generation and the use of electricity in the vicinity or the production lines or mixed with the natural gas or city gas via a low-pressure gas distribution network.
  • the process of the invention is preferably carried out so that the lignocellulose is digested in the hydrolysis step so that the hydrolyzed mass has a largely neutral pH, preferably in the range of pH 5 to 7 by dispensing with the addition of acids or alkalis.
  • the process makes it possible to feed the two co-operating bioethanol plants with variable amounts of cereals and lignocellulose-containing biomasses, the proportion of lignocellulose, based on the amount of cereal used, being from 1 to a maximum of 50% by weight. So it can, for example, deliver the grain and straw at the same job site of cereal farmers. On the other hand, any lignocellulosic biomass can be processed.
  • the final ethanol concentration will have a final ethanol concentration of 4 to 19 volume percent both in the processing of grain and in the processing of lignocellulose prior to the distillation step.
  • the second solution relates to a device for processing the biomass types cereals and lignocellulose to bioethanol, in particular for Carrying out the method described above, wherein at least one each arranged in series device for pretreatment, digestion, saccharification, fermentation of saccharified masses for each Biomassenart be operated simultaneously or in parallel, but by only one common charge for both lines distillation apparatus and dewatering apparatus for concentrating the obtained Ethanols supplement finds.
  • the device according to the invention is designed so that both lines are coupled to a biogas plant for receiving vinasse from the distillation device and liquid phases from one of the hydrolyzing device for lignocellulose downstream separation device for solids and liquids.
  • the hydrolysis part of the lignocellulose line can be connected to a discharge device of steam to the grain line and the biogas plant can be coupled to a power generation plant.
  • the invention is best illustrated by comparing the state of the art in widespread manufacturing processes for the recovery of ethanol from lignocellulose and from cereals, respectively, and contrasting them with the present inventive concept, described by means of diagrams of the production process.
  • FIGS. 1-4 show various methods for producing ethanol according to the prior art.
  • Figure 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 followed by enzymatic hydrolysis of the cellulose, with cellulose hydrolysis and fermentation of xylose and glucose monomers proceeding therein Fermentation organism is the genetically modified bacterium Zymomonas mobilis.
  • Fig. 2 shows a biomass process developed by "BC International Corporation, Canada”: two-stage acid hydrolysis (first stage releases hemicellulose sugar, second stage cellulose-sugar),
  • Figure 3 shows a biomass process developed by "Logen Corporation, Canada”: steam digestion with dilute acid for the release of the hemicellulose sugars and subsequent hydrolysis of the cellulose.
  • the alcohol is separated (distillation) and further concentrated (dewatering) for
  • Figure 5 shows the invention with the simultaneously and at one site operated in parallel plants for ethanol production from grain (upper part of the figure) or lignocellulose (lower part of the figure) and their linkage of the invention in a schematic process plan, which roughly divides the individual treatment stages.
  • Wheat, corn, rye, triticale, barley, or sugar-containing raw materials such as sugar beet, potatoes, molasses, etc. can be used as the raw material.
  • Cereal straw, wood, grass, bagasse, waste paper, green waste, etc. are used as raw materials containing lignocellulose.
  • a farmer growing energy crops can supply both the threshed grain and the straw (fresh cornhoppers).
  • the grain here for example triticale, with the highest possible starch and low protein content is first ground in a grinder. Depending on the raw material, the grain is reduced to, for example, a particle size of less than 1 mm. In contrast to the prior art, bran accumulating here is not screened out.
  • the fermentation stage the fermentable sugar is converted into ethanol and carbon dioxide by adding yeast.
  • This process lasts for 12-50 hours and provides a final ethanol concentration of, for example, 5.0-13.0, preferably in the range of about 4-19, weight percent.
  • Parallel to the anaerobic fermentation a partial flow of the yeast is aerated aerobically in a side stream of another container, so that sufficient Hefezellsubstanz is formed. Thereafter, the biomass is conveyed to a distillation device.
  • the abandoned biomass for example, straw, is using mills and
  • Shredders shredded to a particle size of 0.5 - 10 cm.
  • the shredded straw is suspended in a reactor by addition of water in a suspension, then by means of direct steam, without addition of chemicals and alkalis or acids, heated to 160-220 ° C, in
  • the lignocellulose is digested in the hydrolysis step so that the hydrolyzed mass has a largely neutral pH, preferably in the range of pH 5 to 7.
  • acids are released, which cause a slight pH drop, but should not and will not leave the said pH range.
  • the mass is cooled to the desired saccharification temperature in two flash vessels connected in series.
  • the steam thus obtained is used, for example, in the grain-based plant part as shown by a dashed arrow in FIG. 5.
  • the use of the extracted steam elsewhere in this plant and in the grain line is also considered to be inventive.
  • a solid / liquid separation of the cooled mass is carried out by means of a filter, preferably a suitable bandpass filter or a screw press.
  • the liquid phase is pumped into a biogas plant, fed to the solid phase of the saccharification.
  • the saccharification is achieved by adding commercial cellulases.
  • the residence time of about 48 h at the predeterminable temperature of about 40-60 ° C, depending on the type of enzyme used.
  • the cellulose is enzymatically degraded into glucose monomers.
  • the following process step is the fermentation; After saccharification, a standard Saccharomyces fermentation is carried out at 30-40 ° C, which ends in a final ethanol concentration of, for example, about 5% by volume. Specifically, because of the frequent rejection of genetically modified biofuels, no genetically modified material or microorganisms suitable for this purpose should be used here.
  • the ethanol- ⁇ / vasergic mixture obtained is then concentrated in a rectification device to about 90 wt .-% ethanol.
  • the solution is further concentrated to at least 99.0% by volume of ethanol by means of a further dewatering treatment, for example an entrainer distillation or by molecular sieve technologies or pervaporation.
  • the so-called vinasse is taken off at the bottom of the mash column and fed to the biogas plant.
  • the entire vinasse in the biogas plant is reacted with the hemicellulosic liquid phase from the lignocellulosic line into biogas.
  • the resulting biogas will then continue to be used to generate electricity.
  • the process from the biogas production can - as is well known - so discharged or be fed to another, aerobic treatment.

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Abstract

The invention relates to an improved relatively economical process and a corresponding device for producing bioethanol from cereal and lignocellulose-containing biomasses in which a production line for cereal and a production line, operated simultaneously, for lignocellulose are operated as far as the saccharification stage and a specific fermentation, depending on the biomass used, and then the material streams are fed to a combined distillation and dewatering stage.

Description

Stofflich und energetisch optimierter Bioethanolherstellungsprozess Substantially and energetically optimized bioethanol production process
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 invention relates to a method and a device for producing bioethanol from cereals and lignocellulose-containing biomasses according to the preambles of 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 represent all plants that contain a correspondingly high content of fermentable 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 mainly the cereals wheat, rye and corn; Tritikale, barley, oats and millet are rarely used for this purpose. Furthermore, with the waste product of the sugar industry, molasses, a low-cost raw material in addition to sugar beets and potatoes. In other latitudes, rice, sugar cane and cassava are intensively used for alcohol production.
Große Hoffnungen werden in diesem Kontext auch in die Nutzung bzw. Umsetzung der Lignocellulosen gesetzt. Lignocellulose besteht aus Cellulose (Ce-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 (Ce 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 shows a good overview of the possibilities of pretreatment of lignocellulose, as described in Moment are common.
Sun und Cheng haben in ihrem Aufsatz „Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", veröffentlicht in Bioresource Technologie 83 (2002), Seiten 1 -1 1 , Elsevier Verlag einen Überblick gegeben über die Hydrolyse von Lignocellulosematehal für die Bioethanolproduktion.Sun and Cheng have in their article "Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review", published in Bioresource Technologie 83 (2002), pages 1 -1 1, Elsevier Verlag reviewed the hydrolysis of lignocellulosematehal for bioethanol production.
Es ist hinreichend bekannt, zum Beispiel aus den Schutzschriften DE 103210607 A1 , DE 10327954 B4, 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 protective documents DE 103210607 A1, DE 10327954 B4, EP 330686 B1, US 20050026261 A1 to obtain bioalcohol from cereals or, alternatively, to use lignocellulose according to the protective documents WO 2001060752 A1, WO 2003049538 A2 in order to obtain bioethanol. In the cases mentioned, which is also in the gray literature a digestion of lignocellulose biomass by hydrolysis in an acidic medium is used as a rule, although already in DE 3428661 C2 and the hydrolysis of crushed and mashed with solvents lignocellulosic biomass with high-tensioned water vapor is described 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 Lignocellulosematehal 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. 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.From EP 105937 B1 a self-contained process for the production of alcohol from lignocellulosematehal by a combination of process steps is already known. 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. In addition, two other protection documents are known in which it is mentioned facultatively that different end products may be incurred. On the one hand, WO 1098041646 A1 mentions a process for utilizing biomass from agricultural crops, which is comminuted and compressed and separated into a low-solids phase and a solids-rich phase, the high-solids phase being treated with steam in overpressure. The final product is ethanol, pulp and biogas. According to WO 2007009463 A2, carbonaceous material is to be converted into 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 plants for the production of bioethanol either grain or lignocellulose. But such lines are not interoperatively coupled with each other.
In der US-Patentanmeldung US 2007/0161095A1 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 / 0161095A1 that, from the simultaneous use of biomass, 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 bioethanol plant and a lignocellulosic 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. Von daher liegt der Erfindung das Problem zu Grunde die Bioethanolgewinnung aus Getreide und Lignocellulose zu optimieren.It is striking that the trend towards bioethanol in some areas means that crops are scarce or that the lignocellulose-containing materials are not always available for seasonal reasons. Therefore, the invention is based on the problem to optimize the bioethanol production from grain and lignocellulose.
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. Further developments of the inventions are contained in the dependent claims.
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 first solution of the problem comprises according to the invention a method for processing of grain and lignocellulose to 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 streams into one common distillation and dehydration step. This initially saves the construction of parallel distillation and dehydration stages and allows variable use of certain amounts of raw materials in one line or the other while jointly processing 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 one embodiment, to improve the economics of the lignocellulose processing line, after hydrolysis of the biomass, excess steam may be withdrawn and used elsewhere in the production line or withdrawn for use in the grain production line.
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. 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.After the hydrolysis stage in the production line for the processing of lignocellulose resulting liquid phase can according to the invention largely separated from a solid phase and the liquid phase of a biogas plant are supplied for further optimal utilization. The residues after distillation and dewatering (vinasse) can be fed to this biogas plant, in which then vinasse and the hemicellulose-rich liquid phase to biogas according to the invention are implemented together.
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 be used for power generation and the use of electricity in the vicinity or the production lines or mixed with the natural gas or city gas via a low-pressure gas distribution network.
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 process of the invention is preferably carried out so that the lignocellulose is digested in the hydrolysis step so that the hydrolyzed mass has a largely neutral pH, preferably in the range of pH 5 to 7 by dispensing with the 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 process makes it possible to feed the two co-operating bioethanol plants with variable amounts of cereals and lignocellulose-containing biomasses, the proportion of lignocellulose, based on the amount of cereal used, being from 1 to a maximum of 50% by weight. So it can, for example, deliver the grain and straw at the same job site of cereal farmers. On the other hand, any lignocellulosic biomass can be 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, the final ethanol concentration will have a final ethanol concentration of 4 to 19 volume percent both in the processing of grain and in the processing of lignocellulose prior to the distillation step.
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 cereals and lignocellulose to bioethanol, in particular for Carrying out the method described above, wherein at least one each arranged in series device for pretreatment, digestion, saccharification, fermentation of saccharified masses for each Biomassenart be operated simultaneously or in parallel, but by only one common charge for both lines distillation apparatus and dewatering apparatus for concentrating the obtained 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 according to the invention is designed so that both lines are coupled to a biogas plant for receiving vinasse from the distillation device and liquid phases from one of the hydrolyzing device for lignocellulose downstream separation 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.The hydrolysis part of the lignocellulose line can be connected to a discharge device of steam to the grain line and the biogas plant can be coupled to a power generation 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 illustrated by comparing the state of the art in widespread manufacturing processes for the recovery of ethanol from lignocellulose and from cereals, respectively, and contrasting them with the present inventive concept, described by means 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.At the moment there are three common methods for co-production of ethanol, heat and electricity from lignocelluloses, which however can not be represented industrially for the most diverse, mostly financial reasons.
Hier rechnen große Bioethanolanlagen in der Zukunft mit Produktionskosten von 0,26 Euro/l (12,4 Euro/GJ) und weiterer Senkung durch technologische Entwicklungen auf 0,18 Euro/l (8,6 Euro/GJ). Die Fig. 1 - 4 zeigen verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Ethanol nach dem Stand der Technik.In the future, large bioethanol plants expect production costs of 0.26 Euro / l (12.4 Euro / GJ) and further reduction due to technological developments to 0.18 Euro / l (8.6 Euro / GJ). FIGS. 1-4 show various methods for producing ethanol according to the prior art.
Fig. 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.Figure 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 followed by enzymatic hydrolysis of the cellulose, with cellulose hydrolysis and fermentation of xylose and glucose monomers proceeding therein Fermentation organism is the genetically modified bacterium Zymomonas mobilis.
Fig. 2 zeigt einen Biomasse-Prozess, entwickelt von „BC International Corporation, Kanada": Zweistufige Säurehydrolyse (erste Stufe setzt Hemicellulose-Zucker frei, zweite Stufe die Cellulose-Zucker),Fig. 2 shows a biomass process developed by "BC International Corporation, Canada": two-stage acid hydrolysis (first stage releases hemicellulose sugar, second stage cellulose-sugar),
Fig. 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.Figure 3 shows a biomass process developed by "Logen Corporation, Canada": steam digestion with dilute acid for the release of the 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 ): Co- production of bio-ethanol, 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, im Internet ersichtlich am 16.01.2008,14:17:14 Uhr unter http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx0101 1.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 described in REITH, J.H .; VEENKAMP, J.M. and VAN REE, R. (2001): Co-production 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 at http://www.ecn.nl/docs/library/report/2001/rx0101 1.pdf , In the fermentation, genetically modified microorganisms are probably used.
In Fig. 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 Fig. 4, the essential procedural steps are now - after the general state of the art known per se - shown for bioethanol production based on cereals. After preparation of the raw material according to the process steps shown - storage / cleaning, grinding, mashing - follows the conversion of carbohydrates Liquefaction, saccharification - in sugars usable for the microorganism, which are then converted into alcohol by fermentation.
Im anschließenden Downstream-Teil des Prozesses wird der Alkohol abgetrennt (Destillation) und weiters aufkonzentriert (Entwässerung) zumIn the subsequent downstream part of the process, the alcohol is separated (distillation) and further concentrated (dewatering) for
Endprodukt Bioethanol. Der Reststoff aus der Destillation andererseits kann entweder entsorgt oder auf unterschiedlichen Arten weiter aufgearbeitet werden.End product bioethanol. The residue from the distillation, on the other hand, can either be disposed of or further processed in various ways.
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.Figure 5 shows the invention with the simultaneously and at one site operated in parallel plants for ethanol production from grain (upper part of the figure) or lignocellulose (lower part of the figure) and their linkage of the invention in a schematic process plan, which roughly divides the individual treatment stages.
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.Wheat, corn, rye, triticale, barley, or sugar-containing raw materials such as sugar beet, potatoes, molasses, etc. can be used as the raw material. Cereal straw, wood, grass, bagasse, waste paper, green waste, etc. are used as raw materials containing lignocellulose. For example, a farmer growing energy crops can supply both the threshed grain and the straw (fresh cornhoppers).
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 vermählen. 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 grain, here for example triticale, with the highest possible starch and low protein content is first ground in a grinder. Depending on the raw material, the grain is reduced to, for example, a particle size of less than 1 mm. In contrast to the prior art, bran accumulating here is not screened out.
Im nächsten Reaktor erfolgt das übliche Einmaischen des Mahlgutes, gefolgt von der Verflüssigung in einer weiteren Vorrichtung. Dabei wird eineIn the next reactor, the usual mashing of the ground material, followed by the liquefaction in another device. There will be a
Mischung des vermahlenen Getreides mit Wasser und einer Enzymlösung erreicht. Nach Aufheizung auf eine vorgebbare Verflüssigungstemperatur (abhängig von der Art des Verflüssigungsenzyms) von 50- 1 15 °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.Mixture of milled cereal with water and an enzyme solution reached. After heating to a predeterminable liquefaction temperature (depending on the type of liquefaction enzyme) of 50-15 ° C and a residence time of 0.5-2.0 hours as a function of 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. In this case, depending on the liquefaction enzyme, with a temperature of 50- 65 ° C driven at a residence time of 1 - 48 h, depending on the enzyme concentration.
In der folgenden Einrichtung, der Fermentationsstufe, wird durch Zusatz von Hefe der vergärbare Zucker in Ethanol und Kohlendioxid umgesetzt. Dieser Vorgang dauert 12- 5O 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, the fermentable sugar is converted into ethanol and carbon dioxide by adding yeast. This process lasts for 12-50 hours and provides a final ethanol concentration of, for example, 5.0-13.0, preferably in the range of about 4-19, weight percent. Parallel to the anaerobic fermentation, a partial flow of the yeast is aerated aerobically in a side stream of another container, so that sufficient Hefezellsubstanz is formed. Thereafter, the biomass is conveyed to a distillation device.
Beschreibung der Liqnocelluloselinie:Description of the Liqnocellulosine line:
Die aufgegebene Biomasse, beispielsweise Stroh, wird mittels Mühlen undThe abandoned biomass, for example, straw, is using mills and
Häckslern auf eine Partikelgröße von 0,5 - 10 cm zerkleinert.Shredders shredded to a particle size of 0.5 - 10 cm.
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, inThe shredded straw is suspended in a reactor by addition of water in a suspension, then by means of direct steam, without addition of chemicals and alkalis or acids, heated to 160-220 ° C, in
Abhängigkeit von den Rohstoffarten und bei Verweilzeiten von 10- 120Dependence on the types of raw materials and with residence times of 10- 120
Minuten aufgeschlossen. Dabei geht der Großteil der Hemicellulose inMinutes unlocked. The bulk of the hemicellulose goes into
Lösung. 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.Solution. The lignocellulose is digested in the hydrolysis step so that the hydrolyzed mass has a largely neutral pH, preferably in the range of pH 5 to 7. In the process itself, acids are released, which cause a slight pH drop, but should not and will not leave the said pH range. This has several advantages. By dispensing with the addition of chemicals, no byproducts hindering the following process can arise. In the said pH range, no or only a slight attack on the materials of the plant parts is observed, which increases the profitability of production by extending the life of the plant.
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 Fig. 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 thus obtained is used, for example, in the grain-based plant part as shown by a dashed arrow in FIG. 5. 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, a solid / liquid separation of the cooled mass is carried out by means of a filter, preferably a suitable bandpass filter or a screw press. 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 commercial cellulases. For saccharification, the residence time of about 48 h at the predeterminable temperature of about 40-60 ° C, depending on the type of enzyme used. The cellulose is enzymatically degraded 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. Ausdrücklich soll wegen der häufigen Ablehnung genmodifizierter Biostoffe hier kein genetisch geändertes Material und auch keine dafür verwendbaren Mikroorganismen eingesetzt werden.The following process step is the fermentation; After saccharification, a standard Saccharomyces fermentation is carried out at 30-40 ° C, which ends in a final ethanol concentration of, for example, about 5% by volume. Specifically, because of the frequent rejection of genetically modified biofuels, no genetically modified material or microorganisms suitable for this purpose should be used here.
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: 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.Description of the process steps common to both lines: The alcoholic fermented solution from the grain line and the fermented masses from the lignocellulosic line are combined and distilled in a first step, a mashing column, to about 50% by weight ethanol.
Im nächsten Schritt wird das erhaltene Ethanol-Λ/Vassergemisch 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 next step, the ethanol-Λ / vasergic mixture obtained is then concentrated in a rectification device to about 90 wt .-% ethanol. The solution is further concentrated to at least 99.0% by volume of ethanol by means of a further dewatering treatment, for example an entrainer distillation or by molecular sieve technologies or pervaporation.
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. 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. The residue obtained in these stages, the so-called vinasse, is taken off at the bottom of the mash column and fed to the biogas plant. In the prior art it is attempted to obtain methane via sewage sludge or to introduce the vinasse into animal feed. According to the invention, however, the entire vinasse in the biogas plant is reacted with the hemicellulosic liquid phase from the lignocellulosic line into biogas. The resulting biogas will then continue to be used to generate electricity. The process from the biogas production can - as is well known - so discharged or be fed to another, aerobic treatment.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. 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.1. A process for processing of cereals and lignocellulose to bioethanol, characterized in that a production line for grain and a simultaneously operated production line lignocellulose up to the saccharification stage and a specific fermentation depending on the biomass used and then the streams in a common distillation and Drainage step.
2. 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.2. The method according to claim 1, characterized in that at the production line for processing lignocellulose after hydrolysis of the biomass excess steam in this production line is used elsewhere or deducted for use in the production line for the grain.
3. 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.3. The method according to claim 1, characterized in that after the hydrolysis stage in the production line for the processing of lignocellulose, a liquid phase largely separated from a solid phase and the liquid phase of a biogas plant is supplied.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dahingehend gekennzeichnet, dass die Reststoffe nach der Destillation und Entwässerung (Schlempe) der Biogasanlage zugeführt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the residues are fed to the biogas plant after the distillation and dewatering (stillage).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dahingehend gekennzeichnet, dass in der Biogasanlage Schlempe und die Hemicellulose reiche Flüssigphase zu Biogas umgesetzt werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the biogas plant vat and the hemicellulose rich liquid phase are converted to biogas.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Biogas zur Stromerzeugung verwendet wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the biogas is used to generate electricity.
7. 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.7. The method according to claim 1, characterized in that the lignocellulose is digested in the hydrolysis step so that the hydrolyzed mass has a largely neutral pH, preferably in the range of pH 5 to 7 by dispensing with the addition of acids or alkalis.
8. 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.8. The method according to claim 1, characterized in that the two simultaneously operated with each other bioethanol plants are charged with variable amounts of cereals and lignocellulose biomass, wherein the proportion of lignocellulose, based on the amount of cereal used, is 1 to a maximum of 50 weight percent.
9. 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.A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the final ethanol concentration has a final ethanol concentration of 4-19% by volume both in the processing of cereals and in the processing of lignocellulose prior to the distillation stage.
10. 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. 10. An apparatus for processing the biomass species cereals and lignocellulose to bioethanol, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein at least one of the devices comprising at least one in series device for pretreatment, digestion, saccharification, fermentation of saccharified masses for each biomass species can be operated simultaneously or in parallel, characterized by only one distillation apparatus and dewatering apparatus, which can be jointly charged for both lines, for concentrating the ethanol obtained.
1 1. 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.1 1. Apparatus according to claim 10, characterized in that both lines are coupled to a biogas plant for receiving vinasse from the distillation device and liquid phases from one of the hydrolyzing device for lignocellulose downstream separation device for solids and liquids.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolyseteil der Lignocellulose-Linie mit einer Abführeinrichtung von Dampf zur Getreide-Linie verbunden ist.12. The apparatus of claim 10 or 1 1, characterized in that the hydrolysis part of the lignocellulose line is connected to a discharge device of steam to the grain line.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage mit einer Stromerzeugungsanlage gekoppelt ist. 13. The apparatus of claim 10, 11 or 12, characterized in that the biogas plant is coupled to a power plant.
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