energy consumption; multistage cooling system; downstreaming
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Abstract:
Die steigenden Erdölpreise, genauso wie das Bestreben, die durch die fossilen Treibstoffe hervorgerufene Umweltbelastung zu reduzieren, erhöhen das Interesse an Treibstoffen aus erneuerbaren Ressourcen. Die Erzeugung von Bioethanol auf Zucker- und Stärkebasis ist mittlerweile in der Industrie gut umgesetzt, jedoch ergibt sich dabei die ethische Problematik, dass mögliche Nahrungs- und Futtermittel zu Treibstoffen verarbeitet werden. Großes Forschungspotential gibt es aber noch bei der Erzeugung von Treibstoffen der 2. Generation, die auf Basis lignocellulosehaltiger Rohstoffen erzeugt werden. Diese Rohstoffe müssen zusätzlich noch vorbehandelt werden, da die Mikroorganismen Zucker, aber nicht die Makromoleküle umsetzen können. Die Verwendung von lignocellulosehaltigen Rohstoffen führt zu niedrigeren Alkoholgehalten in der Fermentationsbrühe. Damit erhöhen sich der Energieaufwand und die Kosten bei der Produktabtrennung und Aufreinigung zum Endprodukt. Deshalb liegt ein Fokus der Forschungen auf der Optimierung der Produktabtrennung aus der Fermentationsbrühe. Gasstrippen hat als Abtrennungsprozess den großen Vorteil der einfachen Implementierung in den Fermentationsprozess, da die Mikroorganismen nur mit dem Strippgas in Kontakt kommen. Jedoch ist die Rückgewinnung der abgetrennten Produkte aus den Gasströmen mit reiner Kondensation energetisch aufwendig. Deshalb wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Hybridprozess aus Gasstrippen und Adsorption auf Aktivkohle betrachtet, um die Produkte aus dem Gasstrom effizient rückgewinnen zu können. Es konnte gezeigt werden, dass eine Kombination der Prozesse eine Erhöhung der Selektivität bringt. Zusätzlich ist es möglich die Produktabtrennung bei mäßigen Temperaturen und Drücken durchzuführen.
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The rising oil prices, as well as the desire to reduce the environmental impact of fossil fuels, increase the interest in fuels from renewable raw materials. Production of first generation bioethanol is already well implemented on the market, however, there arises the ethical issues that possible food and feed are converted into fuels. It exists a large research potential in the production of 2nd generation biofuels, which are based on lignocellulosic raw materials. These raw materials need to be pretreated, because the microorganisms can convert sugars, but can't handle the macromolecules. The use of lignocellulosic raw materials leads to lower alcohol concentrations in the fermentation broth. This rises the energy consumption and the costs of the product separation and purification to the final product quality. Therefore, a focus of research is on optimizing the product separation from the fermentation broth. Gas stripping has the great advantage of easy implementation in the fermentation process, because the microorganisms are only in contact with the stripping gas. However, the recovery of the products from the gas streams with pure condensation has a high energy demand. The aim of this work was to investigate a hybrid process of gas stripping and adsorption on activated carbon in order to recover the products from the gas stream efficiently. It was shown, that the combination of the two processes results in an increase in selectivity. In addition it is possible to carry out the product separation at moderate temperatures and pressures.
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Additional information:
Zusammenfassung in englischer Sprache Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
