1. Schritt: Gewinnung des Ausgangsstoffes
Für die Weiterverarbeitung wird die als Rohstoff dienende Biomasse vorbehandelt:
- Die Kohlenhydrate in stärke- und zellulosehaltige Pflanzen müssen erst enzymatisch aufgeschlossen werden. Dafür werden die Pflanzen zerkleinert und unter Zugabe von Verflüssigungs- und Verzuckerungsenzymen zu einer Glukoselösung umgewandelt.
- Auch zuckerhaltige Pflanzen werden unter der Zugabe von Wasser zum sog. Rohsaft verflüssigt.
Ausgangsstoff für den Bioethanolprozess sind dann die so genannte Maische bei stärkehaltigen Pflanzen wie Getreide, und Dick- oder Dünnsaft sowie Melasse bei Zuckerrüben oder Zuckerrohr.
2. Schritt: Zugabe von Hefe und/oder Bakterien (Fermentation)
Die alkoholische Gärung ist die Umwandlung von Kohlenhydraten zu Alkohol und Kohlendioxid durch die Enzyme von Mikroorganismen oder Hefen. Die Reaktionsgleichung lautet: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2.
Die Rohstoffe fermentieren solange automatisch zu Alkohol, bis der in der Pflanze enthaltende Zucker verbraucht ist oder die maximal mögliche Alkoholkonzentration erreicht ist.
3. Schritt: Destillation und Entwässerung von Bioethanol
Nach dem Gärprozess werden durch eine erste Destillation ein Ethanol-Wasser-Gemisch (Ethylalkohol) und ein vom Alkohol befreiter Rückstand (Schlempe) voneinander getrennt.
Um den Treibstoff Bioethanol zu erhalten, muss dem Ethylalkohol das Wasser entzogen werden (sog. Absolutierung). Damit Ethanol mit Benzin dauerhaft vermischt bleibt, werden – abhängig von der Temperatur – Reinheiten zwischen 99,5 und 99,9 % benötigt. Um dies zu erreichen, werden mehrere Destillationsschritte hintereinander geschaltet (sog. Rektifikation). Bei diesem thermischen Trennverfahren wird der leichter in Gasform übergehende Alkohol durch Verdampfung vom Wasser getrennt. Der Dampf wird anschließend kondensiert und durch ein Molekularsieb gereinigt, so dass flüssiges Ethanol mit einem Reinheitsgrad von über 99 Grad entsteht.
Die Schlempe ist ein wichtiges Nebenprodukt des Destillationsvorgangs. Als eiweißhaltiger Restbestand der Pflanze wird sie entweder als nahrhaftes Tierfuttermittel („DDGS: destillers dry grain solubles“) verwendet oder kann als Energierohstoff z.B. in Biogasanlagen zur Energiegewinnung dienen.
