Hydrolyse von agrarischen Rest- und Rohstoffen. Katalysatorscreening für die Verzuckerung von Weizenkaff

Die ökonomische Nutzung der nachwachsenden Rohstoffe ist eine der Herausforderungen der chemischen Industrie.

Auf der Entwicklung von preiswerten Substraten und effizienten Prozessen mit hohen Produkt­ausbeuten liegt der Focus dieser Arbeit. Dazu sind zwei Schritte entscheidend, zum einen die Hydrolyse der nach­wachsenden Rohstoffe, um hohe Zuckerkonzentrationen bei gleichzeitiger geringer Bildung von Zucker- sowie Ligninabbauprodukten zu generieren, und zum anderen die anschließende Fermentation der Lösungen mit hohen Zucker­konzentrationen zur Erzeugung von Plattform­chemikalien.

Anhand des agrarischen Reststoffs Weizenkaff wurden daher die chemischen (sauer, basisch und Organosolv), physikalischen (Heißwasseraufschluss, LHW ¿ engl. Liquid Hot Water) und bio­logischen (enzymatisch) Aufschlussverfahren verglichen. Die höchste Zucker­konzen­tration von 92 g/L wurde mit einer Kombination aus Organosolv-Vorbehandlung und enzymatischer Hydrolyse mit der neu charakterisierten Enzymmischung Biogazyme 2x erzielt. Diese Zucker­konzentration wurde mit verschiedenen statistischen (Box-Behnken, Neumann-, sowie t-Test) und analytischen Methoden (HPAEC-PAD, HPLC-UV-RI, GC/MS, GPC-RI, Photometer) abgesichert.

Die erhaltenen Hydrolysate können ohne weitere Aufkonzentrierungsschritte in einer anschließenden Fermentation eingesetzt werden.