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Production of fuels and commodity chemicals through subsequent biochemical and catalytic conversion of lignocellulosic biomass

English title Production of fuels and commodity chemicals through subsequent biochemical and catalytic conversion of lignocellulosic biomass
Applicant Studer Michael Hans-Peter
Number 153885
Funding scheme NRP 70 Energy Turnaround
Research institution Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL Berner Fachhochschule BFH
Institution of higher education Berne University of Applied Sciences - BFH
Main discipline Chemical Engineering
Start/End 01.12.2014 - 31.12.2018
Approved amount 49'540.00
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All Disciplines (4)

Discipline
Chemical Engineering
Agricultural Engineering
Sociology
Botany

Keywords (9)

commodity chemicals; sustainability; agroforestry residues; olefins; carboxylic acids; fuels; alkanes; catalyses; microbial consortium

Lay Summary (German)

Lead
Titel:Produktion von Treibstoffen und Chemikalien mittels aufeinanderfolgender biochemischer und katalytischer Umwandlung von lignocellulosehaltiger BiomasseLead:Lignocellulosehaltige Biomasse stellt eine attraktive Quelle zur Herstellung von nachhaltigen Treibstoffen und wertvollen Chemikalien dar. Die Verwendung von land- und forstwirtschaftlichen Nebenprodukten wie z.B. Maisstroh oder Restholz trägt zur Reduktion fossiler CO2 Emissionen bei und stellt eine zusätzliche Einkommensquelle für die ländlichen Gebiete dar. Erneuerbare Treibstoffe und Chemikalien, die direkt fossile Energieträger ersetzen und z.B. keine neuen Motoren erfordern, sind ein wichtiger Faktor zur Akzeptanz eines nachhaltigen Produktes in der Bevölkerung.
Lay summary

Inhalt und Ziele des Forschungsprojekts:

Das Hauptziel ist die Produktion von nachhaltigen Treibstoffen und Chemikalien (Alkane und alpha-Olefine) basierend auf land-und forstwirtschaftlichen Nebenprodukten durch aufeinanderfolgende biochemische und katalytische Umwandlung. Die Ziele der drei Teilprojekte sind I) die Produktion von chemischen Zwischenprodukten (Carbonsäuren) mit Hilfe eines mikrobiellen Konsortiums,  II) der Aufbau einer spezifischen Plattform zur katalytischen Umwandlung der Carbonsäuren zu Alkanen und alpha-Olefinen und III) die ganzheitliche Analyse von Machbarkeit und Nachhaltigkeit der gesamten Wertschöpfungskette – von der Logistik der Nebenprodukte bis zum Verbrauch des Zielproduktes.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts:

Das Projekt trägt auf verschiedenen Ebenen zur „Energiestrategie 2050“ bei. Die Gesellschaft profitiert von nachhaltigen Produkten, die direkt und indirekt zur Reduktion von CO2 Emissionen beitragen. Erarbeitete Empfehlungen finden Anwendung bei Investitionen und politischen Entscheidungen und schliesslich bieten die Herstellungsprozesse und die Produkte interessante nachhaltige Alternativen für die petrochemische Industrie.

 

Direct link to Lay Summary Last update: 20.10.2014

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Selectivity Control during the Single-Step Conversion of Aliphatic Carboxylic Acids to Linear Olefins
Yeap Jher Hau, Héroguel Florent, Shahab Robert L., Rozmysłowicz Bartosz, Studer Michael H., Luterbacher Jeremy S. (2018), Selectivity Control during the Single-Step Conversion of Aliphatic Carboxylic Acids to Linear Olefins, in ACS Catalysis, 8(11), 10769-10773.
Consolidated bioprocessing of lignocellulosic biomass to lactic acid by a synthetic fungal-bacterial consortium
Shahab Robert L., Luterbacher Jeremy S., Brethauer Simone, Studer Michael H. (2018), Consolidated bioprocessing of lignocellulosic biomass to lactic acid by a synthetic fungal-bacterial consortium, in Biotechnology and Bioengineering, 115(5), 1207-1215.
A Multispecies Fungal Biofilm Approach to Enhance the Celluloyltic Efficiency of Membrane Reactors for Consolidated Bioprocessing of Plant Biomass
Xiros Charilaos, Studer Michael H. (2017), A Multispecies Fungal Biofilm Approach to Enhance the Celluloyltic Efficiency of Membrane Reactors for Consolidated Bioprocessing of Plant Biomass, in Frontiers in Microbiology, 8, 1.
Biochemical Conversion Processes of Lignocellulosic Biomass to Fuels and Chemicals – A Review
Brethauer Simone, Studer Michael H. (2015), Biochemical Conversion Processes of Lignocellulosic Biomass to Fuels and Chemicals – A Review, in CHIMIA, 69(10), 572-581.
Improving Heterogeneous Catalyst Stability for Liquid-phase Bi-omass Conversion and Reforming
Heroguel Florent, Rozmyslowicz Bartosz, Luterbacher Jeremy S. (2015), Improving Heterogeneous Catalyst Stability for Liquid-phase Bi-omass Conversion and Reforming, in Chimia , 69(10), 582-591.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Prof Alison Smith, Department of Plant Sciences, University of Cambridge, U.K. Great Britain and Northern Ireland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
- Exchange of personnel

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
SCCER BIOSWEET 2nd Biomass for Swiss Energy Future Conference 2015 Poster • SCCER BIOSWEET 2nd BioStrategies to Improve the Efficiency of Consolidated Bio-chemical Conversion of Lignocellulosic Biomass to Fuels 21.10.2015 Brugg, Switzerland Studer Michael Hans-Peter;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: radio, television Treibstoff aus Maisstroh für die Landwirtschaft Swiss Radio SRF, "Echo der Zeit" German-speaking Switzerland 2015

Abstract

Lignocellulosic biomass represents an attractive, large-scale source of renewable carbon from which renewable fuels and chemicals can be produced. In this context, the production of alkanes and olefins would be especially attractive by providing exact replacements for fossil-based fuels and chemicals. From the estimated domestic potential of 1.2 million tonnes dry mass of agroforestry residues such as mixed grasses, crop residues or broad-leaved trees, roughly 14% of the annual jet fuel consumption in Switzerland could be covered. Thus, a maximum of 675’000 tonnes of CO2 emissions from fossil fuel can be avoided.This joint project aims at developing the technology for the production of renewable alkanes and olefins from lignocellulosic biomass through subsequent biochemical and catalytic conversion processes. The three individual projects cover the two main conversions as well as the sustainability assessment. In detail: (I) Production of carboxylic acids from lignocellulosic biomass by adapting a consolidated bioprocess employing a microbial consortium, II) building a systematic conversion platform for these carboxylic acids to be converted to alkanes and alpha-olefins, III) doing a holistic feasibility and sustainability assessment including a broad scenario of feedstocks and target products along the whole value chain.The sustainability study could contribute to the decisions-making process of stakeholders in the industrial, investment and policy communities. Certain advanced research concepts that will be developed could have considerable interest for academia. Furthermore, the targeted products and processes are most interesting for petrochemical market or chemical industry to be further developed in the context of a CTI project (Commission for Technology and Innovation).
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