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Serie Energie | Lignozellulose: Kein Zuckerschlecken

Verholzte Pflanzenreste sind zu schade für die Verbrennungsanlage – man könnte Biokraftstoffe aus ihnen herstellen. Doch ihre Zuckerverbindungen aufzuschließen, bereitet Chemikern noch gewaltige Probleme.
Kein ZuckerschleckenLaden...
Jedes Jahr fallen mehr als 40 Millionen Tonnen feste Pflanzenabfälle an, von den Halmen der Getreideernte bis zu Reststücken aus der Holz verarbeitenden Industrie. Was normalerweise im Häckselwerk oder der Müllverbrennungsanlage endet, könnte die Grundlage für Biotreibstoffe der zweiten Generation werden – anders als bei ihren in Verruf geratenen Vorgängern würde die Herstellung nicht mit der Produktion von Lebensmitteln konkurrieren.

Im Grunde eignen sich alle Teile einer Pflanze für diesen Zweck, womit sich auch die Ausbeute beim Anbau von Energiepflanzen verbesserte: Im Vergleich zu den Biokraftstoffen der ersten Generation wäre der Ertrag pro Hektar bis zu dreimal höher. Der größte Vorteil aber wäre die Verwertung von Abfällen aus all jenen Bereichen in Landwirtschaft und Industrie, wo strukturbildende Pflanzenteile anfallen.

Denn die enthalten die auf Kohlenstoff basierenden Polymere Zellulose, Hemizellulose und Lignin; man fasst sie unter dem Begriff Lignozellulose zusammen. Zellulose besteht aus miteinander verknüpften Glukosemolekülen und ist Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände. Könnte man diesen Vielfachzucker extrahieren, ließe sich daraus durch Gärung Ethanol herstellen, das seit einiger Zeit auch hier zu Lande Benzin zugemischt wird. Als Hemizellulosen bezeichnet man andere Vielfachzucker, die als Stütz- und Gerüstsubstanz der Pflanzen dienen. Ihre Moleküllängen variieren beträchtlich, was es erschwert, daraus ein reines Produkt wie Ethanol zu gewinnen. Das Lignin schließlich ist in den Zellwänden eingelagert und lässt sie verholzen (nach lateinisch "lignum", Holz). Das Rückgrat dieses Polymers besteht aus Phenolgruppen, das sind aromatische, also ringförmige Kohlenstoffstrukturen, die mindestens eine Hydroxygruppe (OH-Gruppe) tragen.

Das Problem ist, dass sich ...
März 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft März 2012

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