„nachhaltige technologien 01 | 2024"

n Österreich fallen jährlich 1,3 Millionen Tonnen organischer Nebenprodukte aus der Lebensmittelver- arbeitung an. Diese werden primär als Tierfutter und zur Biogaserzeugung genutzt. Allerdings schöpfen die derzeitigen Nutzungswege der Nebenprodukte nicht das volle wirtschaftliche Potenzial aus. Der Wert von Treber kann zum Beispiel durch Proteinex- traktion und Vermarktung um ein Vielfaches gestei- gert werden. Neue Wertschöpfung aus Reststoffen Die gezielte Nutzung von Nebenprodukten und Rest- stoffen hat eine gesellschaftspolitische Bedeutung und spielt eine entscheidende Rolle für die Schaf- fung bzw. die Erweiterung neuer Wertschöpfungsket- ten. Zudem sind produktseitige Trends wie beispiels- weise die verstärkte Nachfrage nach pflanzlichen Proteinquellen in den letzten Jahren zu verzeichnen. Werden neue Substrate (pflanzliche Proteinquellen) zur Herstellung der gefragten Proteinisolate/Extrak- te herangezogen, bedarf es oftmals der Adaption bestehender Prozesse oder der Entwicklung neuar- tiger innovativer Verfahren, um eine nachhaltige, effiziente Prozessierung der biobasierten Stoffe zu gewährleisten. Im Projekt HIPSTERS wurde mit der TU Graz ein Pro- zess zur kontinuierlichen Biomassevalorisierung in einem oszillierenden Reaktor entwickelt. Kontinuier- liche Verfahren haben im Allgemeinen verschiedene Vorteile gegenüber Batch-Verfahren. Dazu gehören höhere Produktionsraten durch Wegfallen von Start- und Endphasen, gute Reproduzierbarkeit und Kon- sistenz durch Kontrolle der Prozessparameter, Res- sourceneffizienz durch geringe Stillstandzeiten und reduzierten Energie- und Materialverbrauch, hohe Qualität, Sicherheit, Platzanforderungen und Ska- lierbarkeit usw. Die Verarbeitung von Biomasse mit hohem Feststoffgehalt in einem konventionellen Set- up in kontinuierlicher Betriebsweise ist jedoch eine Herausforderung. Daher wurde an einer potenziellen Schlüsseltechnologie für unterschiedliche energie- effiziente Wertstoffvalorisierungsansätze in der Kreislaufwirtschaft geforscht: dem kontinuierlichen oszillierenden Durchfluss-Bioreaktor (Continuous Oscillatory Flow Bioreactor - COFB) Neuartiger Bioreaktor Der Continuous Oscillatory Flow Bioreactor ist das Herzstück des Valorisierungsprozesses. Wie in der Abbildung dargestellt, erreicht der Rohrreaktor bei hohem Feststoffgehalt und viskosen Medien bei niedriger Energieintensität eine gute Durchmischung. Die durch die angelegte Oszillation in Verbindung mit den Einbauten (Baffles) erzeugte Turbulenz führt Kontinuierliche Proteinextraktion Judith Buchmaier I Foto: AdobeStock/Looker_Studio Prinzip des kontinuierlichen oszillierenden Durchfluss-Bioreaktors (Continuous Oscillatory Flow Bioreactor - COFB): In den Rohrreaktor mit helixförmigen Einbauten wird ein Reststoff kontinuierlich einge- bracht. Die Oszillation führt zu einer guten Durchmischung mit hohen Turbulenzen im Reaktor und ermöglicht eine effiziente Extraktion von wertvollen Produkten Quelle: AEE INTEC Continuous Oscillatory Flow Bioreactor COFB • Sehr gute Durchmischung und Plug Flow Strömung in sehr viskosen Medien bzw. Suspensionen (>20% Feststoffgehalt) • Niedrige Energieintensitäten für die Durchmischung (W/m 3 ) • Kontinuierliche Prozessführung für Prozesse mit langen Verweilzeiten • Intensivierter Massen- und Wärmetransfer auf Grund der Oszillation • Niedrige Scherkräfte Reststoff Produkt Turbulentes Fließverhalten Beheizter Rohrreaktor (T=50°C) mit Helix- Einbauten Oszillation (1,505 Hz, 22 mm) 25 24 TECHNOLOGIEENTWICKLUNG