Von Holz und Raps zu Chemie: Bioraffinerien erreichen Industriemaßstab

Aus Holz werden Chemikalien, aus Rapsöl Rohstoffe für Schmierstoffe, Reinigungsmittel und Kunststoffe: In Sachsen-Anhalt kommen zwei industrielle Ansätze der Bioökonomie in eine neue Größenordnung. Der finnische Forst- und Papierkonzern UPM hat Mitte Oktober seine Bioraffinerie in Leuna offiziell eingeweiht. Die Anlage soll zeigen, dass sich erneuerbare Rohstoffe nicht nur in Pilotprojekten, sondern auch in großtechnischen Chemieprozessen nutzen lassen. Wenige Tage zuvor hatte Verbio im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen eine neue Anlage für biobasierte Spezialchemikalien in Betrieb genommen.

Milliardeninvestitionen bio-transformieren Chemie

UPM hat nach eigenen Angaben 1,37 Mrd. Euro in die Anlage in Leuna investiert. Mit einer Jahreskapazität von 220.000 Tonnen ist sie die weltweit größte Bioraffinerie ihrer Art. Als Ausgangsmaterial dienen lignozellulosehaltige Rohstoffe, vor allem Buchenholz aus Durchforstungen sowie Sägewerksreststoffe. Das Holz stammt aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern und einem Umkreis von rund 200 Kilometern. Verwendet werden sollen insbesondere Qualitäten, die sich nicht für höherwertige Anwendungen wie Bauholz oder Möbel eignen.

Das Verfahren zerlegt die Biomasse mithilfe enzymatischer Hydrolyse in Industriezucker und Lignin. Beide Fraktionen können als Ausgangsstoffe für chemische Produkte dienen und damit fossile Vorprodukte ersetzen. Die Zuckerproduktion und die Herstellung von Spezialchemikalien aus Lignin sind nach Unternehmensangaben inzwischen stabil angelaufen; UPM arbeitet am weiteren Markthochlauf und am Ausbau des Absatzes.

Neue Rohstoffbasis für etablierte Märkte

Die Produkte aus Leuna sind nicht für eine einzelne Anwendung bestimmt. Sie sollen in unterschiedlichen Wertschöpfungsketten zum Einsatz kommen – von Textilien und Verpackungen über Kosmetika bis zu Baustoffen und Reifen. Der strategische Ansatz ist damit weniger eine neue Endproduktkategorie als die Veränderung der Rohstoffbasis etablierter Industrien. Wo heute fossile Kohlenstoffquellen in chemische Zwischenprodukte eingehen, sollen künftig auch biogene Alternativen eingesetzt werden können.

UPM-Chef Massimo Reynaudo bezeichnete die Anlage als wichtigen Meilenstein für den Wachstumskurs des Konzerns. Zugleich verbindet das Unternehmen mit Leuna die Erwartung, neue Märkte für erneuerbare Chemikalien zu erschließen. Ob daraus ein dauerhaft tragfähiges Geschäft wird, hängt allerdings nicht allein von der technischen Skalierung ab. Entscheidend sind ebenso die Kosten, die Verfügbarkeit geeigneter Biomasse und die Bereitschaft der Abnehmer, ihre Rohstoffströme umzustellen.

Für die europäische Chemieindustrie ist Leuna deshalb auch ein industriepolitisches Signal. Die Anlage soll zeigen, wie sich wissenschaftlich-technische Entwicklungen in eine kommerzielle Produktion überführen lassen. Zugleich eröffnet die Nutzung regional verfügbarer Biomasse eine Alternative zu fossilen Rohstoffen und globalen Lieferketten. Der Ersatz fossilen Kohlenstoffs ist damit nicht nur eine Frage des Klimaschutzes, sondern auch der industriellen Versorgungssicherheit.

Bitterfeld: Vom Biodiesel zur Spezialchemie

Dass sich bestehende Biomasseprozesse schrittweise in Richtung höherwertiger chemischer Anwendungen erweitern lassen, zeigt Verbio in Bitterfeld-Wolfen. Das Unternehmen nahm dort am 6. Oktober eine neue Ethenolyseanlage offiziell in Betrieb. Die Investition liegt bei knapp 100 Mio. Euro; die Anlage kann nach Unternehmensangaben bis zu 60.000 Tonnen biobasierte Chemikalien pro Jahr herstellen. Rund 50 zusätzliche Arbeitsplätze sollen entstehen.

Anders als UPM setzt Verbio nicht auf Holz, sondern auf Rapsöl. Daraus entsteht am Standort zunächst Rapsmethylester, der als Biodiesel genutzt werden kann. In der neuen Anlage dient er zugleich als Ausgangsstoff für chemische Produkte. Die Ethenolyse – eine chemische Reaktion, bei der Doppelbindungen in Molekülen umgesetzt werden – ermöglicht die Herstellung von Methyl-9-decenoat (9-DAME) und 1-Decen. Diese Moleküle sind unter anderem für Wasch- und Reinigungsmittel, Schmierstoffe und Kunststoffe interessant. Die eingesetzte Katalysatortechnik stammt von XiMo, einer Verbio-Tochter. Das Unternehmen bezeichnet die Anlage als weltweit erste großtechnische Ethenolyse auf Basis von Rapsmethylester.

Für Verbio ist der Schritt auch eine strategische Erweiterung des bisherigen Geschäftsmodells. Der Standort Bitterfeld produziert seit 2001 Biodiesel. Inzwischen entstehen dort außerdem Glycerin und Phytosterole, die unter anderem in der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie verwendet werden. Die neue Chemieanlage ergänzt diese Produktpalette um eine weitere stoffliche Nutzung der eingesetzten Biomasse. Statt den Rapsmethylester ausschließlich als Kraftstoff zu vermarkten, kann ein Teil davon als Rohstoff für höherwertige chemische Anwendungen dienen.

Kreislaufwirtschaft skaliert

Die beiden Anlagen verfolgen unterschiedliche technologische Wege: UPM erschließt die Zucker- und Ligninfraktionen von Holz, Verbio nutzt Rapsmethylester für die Herstellung chemischer Bausteine. Gemeinsam ist ihnen das Ziel, erneuerbaren Kohlenstoff in industrielle Wertschöpfungsketten einzuschleusen. Der entscheidende nächste Schritt ist nun der Markthochlauf. Denn erst wenn die Anlagen zuverlässig produzieren und ihre Produkte zu wettbewerbsfähigen Bedingungen Abnehmer finden, wird aus der Investition in die Bioökonomie ein belastbares Geschäft.