Prof. Dr.-Ing. Nils Tippkötter
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30.09.2023

In diesem Projekt wurden die Potenziale von Weidelgras für die biotechnologische Nutzung detailliert untersucht. AP 2 fokussierte auf die Qualitätsanalyse mittels zweistufiger saurer Totalhydrolyse und weiteren Methoden wie ATR-MIR und NIR, um den Cellulosegehalt und die Verfügbarkeit von Glucose zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten eine durchschnittliche Cellulosehydrolysierung zu Glucose von ca. 22 % der Trockenmasse und bestätigten die Genauigkeit der Methodik durch Übereinstimmung mit IR-Analysen und Erweiterung der Datenbasis durch NREL-Analysen. AP 3 widmete sich der stofflichen Nutzung und untersuchte verschiedene Vorbehandlungen von Weidelgras zur Optimierung der Glucoseausbeute für die Produktion von Single-Cell-Proteinen und Milchsäure. Hierbei erwies sich die Kombination aus mechanischer Zerkleinerung, Konvektionstrocknung, Pressen und dem adaptierten LHW-Verfahren als besonders effektiv, mit Glucoseausbeuten von bis zu 83 % nach enzymatischer Hydrolyse. Es konnten Ausbeuten bis 100 % erreicht werden, jedoch unter hohem energetischem Aufwanf. Zudem zeigte die Silierung der Gräser zur Milchsäuregewinnung vielversprechende Ergebnisse, mit einer maximalen Ausbeute von ca. 193,9 g/kg TM bei Sorte Arvicola. Die Forschung verdeutlichte zudem die Bedeutung der Regulierung des pH-Werts zur Steigerung der Milchsäureausbeute, wobei der Einsatz von 1 M Citrat-Puffer bei pH 6 eine signifikante Produktionserhöhung ermöglichte. Zusätzlich zur biochemischen Nutzung wurden innovative Ansätze zur Materialnutzung von Weidelgras in Verbindung mit biologisch abbaubarem PLA-Kunststoff erforscht, um nachhaltige Formpresskörper zu entwickeln. Die Ergebnisse unterstreichen die wirtschaftliche Tragfähigkeit einer Kaskadennutzung von Weidelgras zur Produktion von SCP-Futtermitteln und Silage, unterstützt durch eine Stoffstromsimulation zur Optimierung der Produktionsprozesse.

Das Ziel dieses Vorhabens bestand darin, die Rohstoffeffizienz und Wertschöpfung von Grünlandflächen mit Deutschem Weidelgras (Lolium perenne) sortenspezifisch und standortdifferenziert mit Hilfe eines angepassten Schnittregimes und einer nachfolgenden stofflichen und energetischen Kaskadennutzung zu verbessern. Dafür sollten sowohl der Ertrag als auch die Inhaltsstoffe für unterschiedliche Nutzungsmöglichkeiten optimiert werden. Ein wichtiger Baustein des Projektes beinhaltet die Untersuchung der Wertschöpfungskette verschiedener Sorten von Lolium perenne entlang einer Bioraffinerie und der Entwicklung neuer stofflicher Nutzungen aus der Fraktionierung in weiter verwertbare Komponenten (z. B. Monosaccharide). Die anfallenden Reststoffe wurden anschließend hinsichtlich ihres Potentials für eine energetische Nutzung bzw. alternativer Nutzungen geprüft. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden dazu genutzt, um schlussendlich dem Landwirt eine modellgestützte Vorhersagemöglichkeit bereitzustellen, um die Qualitätsparameter bzw. Inhaltsstoffe des Grünlandaufwuchses für eine nachfolgende Veredelung steuern zu können und Nutzungsoptionen für verschiedene Erntegutqualitäten aufzuzeigen. Daneben wurden Erkenntnisse für eine zukünftige Gräserzüchtung wichtiger Pflanzeneigenschaften und Inhaltsstoffen für eine stoffliche und energetische Nutzung gewonnen.