Maximale Rohstoffnutzung

Der Standort Bitterfeld-Wolfen steht für einen Ansatz, der weit über die klassische Biokraftstoffproduktion hinausgeht: maximale Rohstoffnutzung, hohe CO2- und Ressourceneffizienz sowie eine konsequente Erweiterung der Wertschöpfungstiefe. Mit der neuen Tochtergesellschaft Verbio Chem und der geplanten Inbetriebnahme der weltweit ersten Ethenolyseanlage auf Basis von Rapsmethylester (Biodiesel) kommenden Herbst geht das Unternehmen nun den nächsten Schritt.

Seit 2001 produziert Verbio in Bitterfeld Biodiesel und Glycerin aus Rapsöl. „Im Prinzip ist der Kern der Anlage die Biodieselproduktion, die wir mittlerweile auf mehr als 250.000 Tonnen pro Jahr gesteigert haben“, erklärt Jörg Pfeiffer, Geschäftsführer des Standorts. Bereits früh sei jedoch klar gewesen, dass es nicht bei der Kraftstoffproduktion bleiben soll. Die Idee, die gesamte Wertschöpfungskette abzubilden, habe es von Anfang an gegeben. Ein entscheidender Schritt erfolgte 2015 mit der Erweiterung um die Sterolproduktion. Was ursprünglich bereits im ersten Genehmigungsbescheid vorgesehen war, wurde damit Realität: die Mehrfachnutzung der eingesetzten Rohstoffe und die gezielte Erschließung zusätzlicher Produktmärkte.
 
Heute entsteht neben Biodiesel eine Vielzahl von Koppelprodukten mit hoher Wertschöpfung. Glycerin etwa wird nach entsprechender Aufbereitung als hochreines Destillat vermarktet und findet Anwendung in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, etwa als Feuchthaltemittel in vielen Cremes, Salben oder auch Zahnpasta.

Neu sind jedoch die Phytosterole, die aus dem sterolreichen Rückstand der Biodieselproduktion gewonnen werden. Diese pflanzlichen Sterine sind sowohl in der Pharmaindustrie als Ausgangsstoff für die Hormonproduktion als auch im Lebensmittelbereich als funktionelle Lebensmittelzusätze von Bedeutung, wo sie etwa in Margarinen oder Joghurtdrinks eingesetzt werden. „Sie sind dem tierischen Cholesterin sehr ähnlich und besetzen im menschlichen Körper die gleichen Andockstellen − das kann helfen, weniger Cholesterin aus der Nahrung aufzunehmen und so den Cholesterinspiegel zu senken“, so Pfeiffer.

Technologisch basiert dieser Ansatz auf einer integrierten Prozessführung. Ausgangspunkt ist raffiniertes Rapsöl, das zunächst weiter aufbereitet wird. In der anschließenden Umesterungsreaktion entstehen aus dem Öl unter Einsatz von Methanol und einem Katalysator Biodiesel − chemisch Rapsmethylester − sowie Glycerin als Nebenprodukt. Während das Glycerin separat aufbereitet wird, durchläuft der Biodiesel weitere Prozessschritte, darunter Waschung, Trocknung und Destillation. Letztere dient bei Verbio nicht nur der Qualitätsverbesserung, sondern vor allem der Gewinnung des sterolreichen Rückstands.

Mehrere Schritte zum Sterol

Die eigentliche Sterolproduktion erfolgt in mehreren aufeinander abgestimmten Schritten. Zunächst werden gebundene Sterole freigesetzt und störende Begleitstoffe umgewandelt. Anschließend wird das Gemisch gezielt abgekühlt, sodass sich Sterolkristalle bilden. Diese werden in großtechnischen Zentrifugen abgetrennt, gewaschen und weiterverarbeitet. „Das sind im Prinzip große Waschmaschinen mit Durchmessern von bis zu zwei Metern und Drehzahlen von über 1.000 Umdrehungen pro Minute“, beschreibt Pfeiffer den Prozess. Nach der Trocknung werden die Sterole aufgeschmolzen, gereinigt und schließlich unter Reinraumbedingungen zu Granulat verarbeitet.

Die Kapazität der Anlage wurde in mehreren Ausbaustufen kontinuierlich erhöht und liegt heute bei rund 2.700 Tonnen pro Jahr. Damit gehört Verbio zu den größten Sterolproduzenten weltweit. Dabei nutzt das Unternehmen nicht nur die Rohstoffe aus dem Bitterfelder Werk, sondern auch die aus der Verbio-Biodieselproduktion in Schwedt/Oder. Dennoch ist die Produktion mengenmäßig begrenzt − nicht zuletzt, weil der Sterolgehalt im Rapsöl unter 1 Prozent liegt. Gleichzeitig unterliegen die Marktpreise erheblichen Schwankungen. „Die Preise für Phytosterole lagen in den letzten Jahren zwischen 4,50 und 14 Euro pro Kilogramm“, so Pfeiffer. Umso wichtiger sei es, die Rohstoffe möglichst effizient und hochwertig zu nutzen. Im Gegensatz zu vielen Wettbewerbern würden die Stoffe nicht energetisch verwertet, sondern zu höherwertigen Produkten weiterverarbeitet.

Eigene Chemie-Tochter

Mit der neuen Tochtergesellschaft Verbio Chem wird am Standort Bitterfeld derzeit eine Anlage aufgebaut, die auf der sogenannten Metathese-Reaktion basiert. Ziel ist es, aus Rapsmethylester eine Vielzahl chemischer Zwischenprodukte herzustellen. „Es geht nicht nur darum, fossile Energieträger zu ersetzen, sondern auch darum, chemische Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen“, erklärt Pfeiffer. Die Anlage wird künftig rund 120.000 Tonnen Biodieseldestillat als Rohstoff für die chemische Industrie nutzen, bevor ein Teil davon in den Stoffkreislauf der Biokraftstoffproduktion zurückgeführt wird.

Technisch wird dies durch eine Reaktion mit Ethylen und einem eigens entwickelten Katalysator erreicht. Die anschließende Fraktionierung der unterschiedlichen Molekülketten erfolgt über komplexe Destillationsprozesse. Dabei entstehen unter anderem Moleküle mit gezielten funktionellen Gruppen, die von Partnern in der chemischen Industrie zu Endprodukten verarbeitet werden − von synthetischen Schmierstoffen bis hin zu Anwendungen in der Kosmetik- und Reinigungsmittelindustrie. 

Verbio will damit fossile Rohstoffe in der Chemie ersetzen. Pfeiffer sieht darin einen entscheidenden strategischen Vorteil: „Wir glauben, dass es wichtig ist, lokale Wertschöpfungsketten zu realisieren, um unabhängiger von geopolitischen Entwicklungen zu werden.“ Der Standort Bitterfeld zeigt, dass dies nicht nur technologisch möglich ist, sondern auch wirtschaftlich tragfähig sein kann.

Dabei setzt das Unternehmen stark auf eigene Forschung und Entwicklung. „Wir haben alle unsere Prozesse selbst entwickelt und sehen uns noch längst nicht am Ende“, betont Pfeiffer. Die Sterolproduktion ist patentiert und auch im Bereich der chemischen Weiterverarbeitung werden kontinuierlich neue Ansätze entwickelt.