Analyse und Bewertung innovativer Wertschöpfungsketten für Reststoffe der Lebensmittelproduktion

Das Projekt befasst sich mit der Frage, wie unvermeidbare Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie ökologisch und ökonomisch sinnvoll in Bioraffinerie-Konzepten genutzt werden können. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass viele dieser Reststoffe derzeit entweder entsorgt werden müssen oder nur unzureichend (d.h. entweder energetisch oder stofflich, aber nicht kaskadisch) genutzt werden. Gleichzeitig weisen bestehende Bioraffinerie-Konzepte oft noch einen niedrigen technologischen Reifegrad auf (TRL 3-4), weshalb sich eine fundierte ökologische und technoökonomische Bewertung der Gesamtkonzepte aufgrund fehlender Daten schwierig gestaltet.

Ziel des Projekts war es daher, innovative Wertschöpfungsketten für die Verwertung von Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie zu identifizieren und ihr ökologisches und ökonomisches Potenzial zur Produktion von Biokunststoffen, chemischen Grundstoffen, Nährstoffen, Futtermitteln und Energie zu bewerten. Die Vielfalt an möglichen Reststoffen wurde im Zuge eines Expert*Innen Workshops auf jene aus Getreidemühlen und Molkereien eingeschränkt.

Die methodische Vorgehensweise bestand in einer Kombination aus qualitativer und quantitativer Bewertung. Im ersten Schritt wurden alle identifizierten innovativen Wertschöpfungsketten qualitativ bezüglich Datenverfügbarkeit sowie anhand von allgemeinen, ökologischen und ökonomischen Bewertungskriterien analysiert. Verwertungswege, die besonders gut bewertet wurden und für die vollständige Massen- und Energiebilanzen bzw. ein Gesamtkonzept zur kaskadischen Nutzung der Inhaltsstoffe vorlagen, wurden anschließend einer detaillierten Bewertung ihrer ökologischen (z.B. Treibhausgasemissionen, Landnutzung, Energieverbrauch) und ökonomischen Performance (Investitionskosten, Betriebs- und Produktionskosten) unterzogen.

Die Ergebnisse zeigten, dass belastbare Aussagen zum ökologischen und ökonomischen Abschneiden der innovativen Wertschöpfungsketten im Vergleich zu (herkömmlichen) Referenzsystemen nur durch die detaillierten, quantitativen Bewertungen getroffen werden können. Die Tendenz der qualitativen Analyse konnte dabei nicht immer bestätigt werden. Besonders der Einsatz erneuerbarer Energien und die optimierte Energieeffizienz der Konzepte, sowie die Größenordnung der Anlage (economy of scale) zeigten einen deutlichen Einfluss auf die Ergebnisse der ökologischen und technoökonomischen Bewertung. Unter diesen Voraussetzungen lieferten die Konzepte zur Herstellung von FDCA & 1,5-PDO & Aktivkohle aus Getreidereststoffen sowie von protein-basierten Kunststoffen aus Molkereireststoffen in beiden Bereichen vielversprechende Ergebnisse. Die gewonnenen Erkenntnisse bieten einerseits eine solide Basis für betriebliche und politische Entscheidungen im Bereich der Bioraffinerien. Andererseits können durch die frühzeitige Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Kriterien vielversprechende Konzepte schon in der Planungsphase optimiert werden und so das große Potenzial dieser Reststoffe in einer wachsenden Bioökonomie besonders effizient genutzt werden.

Ein wesentlicher nächster Schritt besteht nun darin, den Dialog mit Branchenvertretern aus der Molkerei-, Mühlen- und Chemieindustrie zu intensivieren. Diese Gespräche, die bis Ende 2024 abgeschlossen sein sollen, zielen darauf ab, die Ergebnisse des Projekts zu diskutieren und zu prüfen, ob ein Interesse an der weiteren Umsetzung und Vertiefung der Analyse der beschriebenen Wertschöpfungsketten besteht.