Biomasse ist der einzige nachwachsende Kohlenstoffträger und nimmt damit unter den erneuerbaren Energien eine Sonderrolle ein. Es wird eine Pilotanlage zur Verarbeitung von Biomasse vorgestellt, welche die Herstellung von Synthesekraftstoffen und chemischen Produkten im Verfahrensverbund demonstriert.

Silage dient als Lagerform des nachwachsenden Rohstoffs Gras. Die Entwicklung von Verfahren für die Nutzung von Grassilage zur Herstellung von Grund- und Feinchemikalien wie Ethanol und Lysin wird vorgestellt. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Verknüpfung der einzelnen Prozesse im Rahmen eines Bioraffineriekonzeptes.

Konfrontiert mit der Endlichkeit der fossilen Rohstoffquellen und mit dem Bewusstsein für Nachhaltigkeit rückten nachwachsende Rohstoffe wieder in das Interesse der Holzwerkstoffindustrie. Für Holzwerkstoffe können nachwachsende Rohstoffe wie z. B. Lignin als partieller Ersatz von fossilen Rohstoffen oder synthetischen Bindemitteln verwendet werden, ohne die Eigenschaften zu verschlechtern. Durch geeignete Kombination von natürlichen Produkten können die Eigenschaften herkömmlicher Produkte gezielt verbessert werden.

Die Vorbehandlung von Lignocelluloserohstoffen mittels Steam Explosion, einem Verfahren bei dem das biogene Material mit gesättigtem Wasserdampf unter Druck mit anschließender schlagartiger Entspannung zerfasert wird, wurde hinsichtlich Behandlungstemperatur und -dauer sowie gebildeter Abbauprodukte im 15-L-Maßstab untersucht, um aufbauend auf den Ergebnissen ein optimales Vorbehandlungsverfahren zur Nutzung dieser in hohem quantitativem Ausmaß zur Verfügung stehenden Rohstoffe entwickeln zu können.

Die Konversion von Biomasse ist unter den Verfahren zur Erzeugung regenerativer Energien eine der zukunftsträchtigsten und flexibelsten Optionen. Im kontinuierlichen Pilotversuch wurde nachgewiesen, dass Weizenstroh dem Nassfermentationsverfahren allein durch mechanische Vorbehandlung zugänglich gemacht werden kann.

Bei der Konversion von lignocellulosehaltigen Materialien entstehen neben den gewünschten löslichen fermentierbaren Zuckern oftmals störende für Mikroorganismen toxische Abbauprodukte. Es wird das Potenzial einer enzymkatalysierten Detoxifikation dieser phenolischen Substanzen aufgezeigt. Darüber hinaus erfolgt eine reaktionstechnische Beschreibung der Laccase-katalysierten Konversion der phenolischen Komponenten.

Weißfäulepilze produzieren verschiedene extrazelluläre Enzyme, die ein großes Einsatzgebiet und Potential aufweisen. Die Fermentation der Weißfäulepilze im Feststoffreaktor ist dabei eine geeignete Kultivierungsmethode für die Enzymgewinnung. Es konnten auf kostengünstigem Substrat und unter Einsatz von Zusätzen gute Ausbeuten erzielt werden.

Zur Entwicklung eines wettbewerbsfähigen Herstellungsverfahrens zur kombinierten Bereitstellung von Bioethanol und Biogas aus Lignocelluloserohstoffen wurden Versuche zur thermisch-mechanischen Vorbehandlung (Steam Explosion), Cellulaseproduktion auf vorbehandeltem Rohstoff, enzymatischer Hydrolyse und Ethanol- sowie Biogasgärversuche auf dem generierten Weizenstrohhydrolysat im Labormaßstab durchgeführt.

Die Marktlage führte in den letzten Jahren zu einem Überangebot an Glycerin, welches eine intensive Suche nach Möglichkeiten zur chemischen Veredelung auslöste. Unter den bisher bekannten Verwendungsmöglichkeiten bietet die Nutzung von Glycerin zur Herstellung von Acrolein eine interessante Alternative zur klassischen Partialoxidation von Propylen.

Durch den Einsatz von Ruthenium-Nanopartikeln in Kombination mit sauer funktionalisierten ionischen Flüssigkeiten (ILs) gelingt es, Cellobiose direkt zu Sorbitol, Sorbitan und Isosorbid umzusetzen. Hierbei wird die Selektivität der Reaktion durch die Wahl des Lösungsmittels bestimmt.

Cellobioselipide und Mannosylerythritollipide sind viel versprechende Glykolipide mit Tensid- Eigenschaften, die bisher jedoch unzureichend für entsprechende Anwendungszwecke charakterisiert wurden. Durch gezielte Anpassung der Kultivierungs- und Prozessführungsstrategien wurde die getrennte Herstellung von Cellobioselipiden und Mannosylerythritollipiden von Ustilago maydis untersucht und optimiert.

Zur biotechnologischen Produktion von Bernsteinsäure wurde die Kultivierung des fakultativ anaeroben Organismus Basfia succiniciproducens DD1 im miniaturisierten Maßstab in Serumflaschen unter CO₂-Atmosphäre untersucht. Dabei erfolgte eine Charakterisierung des Wachstums und der Produktbildung.

Am Beispiel der Selektivoxidation von Kohlenhydraten und Ethoxylaten zu deren entsprechenden Carbonsäuren wird gezeigt, dass Goldkatalysatoren diese Umsetzungen mit einer bislang unbekannten Effizienz ermöglichen.

Biotenside können aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und haben aufgrund ihrer Eigenschaften und biologischen Abbaubarkeit ein hohes marktwirtschaftliches Potenzial. Am Beispiel von Sophoroselipiden wird ein Konzept zur Prozessentwicklung und -optimierung von biotechnologischen Produkten vorgestellt.

Im Rahmen der gegenwärtigen Diskussionen über Klimaerwärmung lässt sich ein zunehmendes Interesse an biobasierten und bioabbaubaren Kunststoffen feststellen. Für eine sachliche Bewertung der Chancen dieser zum Teil neuen Stoffklassen ist eine differenzierte Betrachtung der jeweiligen Eigenschaftsprofile notwendig.

Unter Nutzung neuer heterogener Katalysatoren (basiche Zeolithe des LSX Typs und modifizierte MCM-41 Katalysatoren) wird ein Konzept zur nachhaltigen Herstellung von Biodiesel inklusive der Umsetzung des Nebenproduktes Glycerin zu einer Kraftstoffkomponente vorgestellt.

Pervaporation und Dampfpermeation mit hydrophilen Membranen können genutzt werden, um Lösemittel zu entwässern und azeotrope Zusammensetzungen zu brechen. Durch eine intelligente Kombination aus Fermentation, Destillation, Rektifikation und Membranprozess kann der Energiebedarf für die Ethanolkonzentrierung und -entwässerung gesenkt werden.

Die einstufige Biogasgewinnung ist weit verbreitet. Eine Grobzerkleinerung dient nicht der Optimierung der Verweilzeit, sondern soll das Verstopfen der Ventile und Pumpen verhindern. Ziel war es, den Einfluss der Partikelgröße auf den Biogasertrag festzustellen und die Zerkleinerung zu optimieren.