Nachhaltige Rohstoffe in der Polyurethan-Produktion Kontinuierliche Bio-Anilin-Herstellung startet

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Covestro koordiniert ein EU-Projekt zur weltweit ersten kontinuierlichen Fermentation von bio-basiertem Anilin. Für Polyurethan-Verarbeiter entsteht ein Drop-in-Ersatz für MDI, der ohne Prozessanpassungen einsetzbar ist. Die Skalierung auf den halbindustriellen Maßstab zeigt, wie die künftige Rohstoffsicherung abläuft.

Das EU-geförderte Projekt „Bio4PURConti“ ist mit einem Gesamtbudget von 8,4 Mio. Euro und einer Laufzeit von 42 Monaten gestartet. Davon entfallen 7 Mio. Euro auf die EU-Förderung. Das unter der Leitung von Covestro stehende Konsortium aus zehn Partnern aus sieben Ländern verfolgt das Ziel, den weltweit ersten kontinuierlichen Produktionsprozess für bio-basiertes Anilin zu etablieren.

Anilin stellt einen zentralen Basisrohstoff für Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) dar, das als Kernkomponente für die Herstellung von Polyurethanen dient. Bisher verursacht die konventionelle Anilinproduktion auf Basis fossiler Rohstoffe weltweit pro Jahr rund 20 Mio. Tonnen CO₂-Emissionen.

Technologische Umstellung auf kontinuierliche Verfahren

Der technologische Kern des Vorhabens liegt im Wechsel der Fermentationstechnologie. Statt des etablierten Fed-Batch-Verfahrens, bei dem die Zugabe von Rohstoffen und die Produktentnahme stufenweise erfolgen, setzt das Projekt erstmals auf eine kontinuierliche Fermentation. Dabei wandelt ein maßgeschneiderter Mikroorganismus industrielle Zucker aus pflanzlicher Biomasse, wie etwa holzbasierten Rohstoffen, in ein Zwischenprodukt um.

In einem anschließenden chemischen Katalyseschritt entsteht daraus Anilin aus 100 % pflanzenbasiertem Kohlenstoff. Das Endprodukt erfüllt die vollständigen Spezifikationen für MDI und ist als Drop-in-Ersatz ohne Modifikationen an bestehenden nachgelagerten Produktionsprozessen der Verarbeiter kompatibel.

Skalierung und Optimierung der Raum-Zeit-Ausbeute

Für die wirtschaftliche Nutzung wird das Verfahren vom Labormaßstab in eine halbindustrielle Demonstration überführt. Die Erprobung erfolgt in einer Pilotanlage mit einem Volumen von 1,5 m³ bei der Bio Base Europe Pilot Plant in Gent sowie am Covestro-Standort in Leverkusen. Im Fokus des Projekts steht die Integration von Zellrecycling, Echtzeit-Analytik und optimiertem Downstream-Processing. 

Durch diese Prozessarchitektur sollen höhere Raum-Zeit-Ausbeuten erzielt und der produktbezogene CO₂-Fußabdruck im Vergleich zur fossilen Route deutlich gesenkt werden. „Die Demonstration eines kontinuierlichen Fermentationsprozesses im halbindustriellen Maßstab für einen Massenrohstoff wie Anilin wird neue Maßstäbe setzen für das, was biotechnologische Prozesse in der Chemieindustrie leisten können“, erklärt Dr. Markus Dugal, Head of Process Technology bei Covestro. Wenn Biologie und Ingenieurwesen im großen Maßstab zusammenwirkten, könne dies die Herstellung unverzichtbarer Materialien grundlegend verändern, erläutert Dugal weiter.

Konsortium und Produktionskapazitäten

Neben Covestro sind Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen wie die Universität Stuttgart, das ZEDO in Dortmund, das finnische VTT, die norwegische NTNU und Fibenol Imavere aus Estland an der Initiative beteiligt. Als Anilinproduzent mit einer eigenen Produktionskapazität von jährlich über 1 Mio. Tonnen verfügt Covestro über die notwendige Infrastruktur für die spätere industrielle Umsetzung. 

Das Projekt wird im Rahmen des Horizon-Europe-Programms über das Circular Bio-based Europe Joint Undertaking unterstützt. Damit soll die langfristige Verfügbarkeit defossilisierter Rohstoffe für die Schaumstoff- und Kunststoffverarbeitung abgesichert werden.