バイオリファイナリゼーションは、バイオマス転換プロセスとバイオマスからの燃料、電力、熱、および付加価値化学物質を生産するための設備を統合する施設です。 バイオリファイナリーのコンセプトは、石油から複数の燃料および製品を生産する今日の石油精製に類似しています。

バイオリファイナリーの原理は、複雑な化合物の原油が個々の画分または成分に分離されている精油所の原理に類似している。 これらのうちのいくつかは、化学的プロセスによって他のより良好な塩基性化合物に変換される。

バイオリファイナリーは、とりわけ、原油を化学業界の重要な原材料として補充し、代替することを意図しています。 さらに、バイオマス中の様々な異なる化合物が、新しい用途を創出する可能性もある。 その他の重要な要素は、気候や環境保護の取り組みです。

ホリスティックで高品質なバイオマスの使用を伴うバイオリファイナリーのコンセプトは、現在開発中です。 アプローチでは、このコンセプトはすでに実装されています。 砂糖、バイオエタノール、バイオディーゼルの生産と同様に、高品質の副産物や副産物を使用しようとしています。 また、バイオガスプラントは、バイオリファイナリーと呼ばれることもある。

Biorefineriesの国際エネルギー機関Bioenergy Task 42は、バイオリファイニングを、バイオベースの製品（食品、飼料、化学物質、材料）とバイオエネルギー（バイオ燃料、電力および/または熱）のスペクトルへのバイオマスの持続可能な処理と定義しています。

複数の製品を生産することにより、バイオリファイナリゼーションは、バイオマスおよびその中間体中の様々な成分を利用し、バイオマス原料から得られる価値を最大にする。 研究者の中には、生化学物質が製造されているため、バイオエネルギーシステムへのスタンドアローンバイオマスの経済的パフォーマンスを向上させるための実用的な方法として、バイオリファイナリーの探究が検討されてきました。バイオリファイナリーは、例えば、バイオディーゼルまたはバイオエタノールのような低価値であるが大量の液体輸送燃料である。 同時に、熱および電力（CHP）技術を組み合わせて使用​​し、おそらく地元の電力会社に電力を販売するのに十分な電力およびプロセス熱を発生させる。 高価値製品は収益性を高め、大量燃料はエネルギー需要を満たすのに役立ち、電力生産はエネルギーコストを削減し、伝統的な発電設備からの温室効果ガス排出を削減するのに役立ちます。 バイオ製油所と呼ばれる施設がいくつか存在するが、バイオ製​​油所はまだ完全に実現されていない。 将来のバイオリファイナリーは、伝統的に石油から製造される化学物質および材料の製造において主要な役割を果たす可能性がある。

原料バイオマス
バイオリファイナリーの概念は基本的に利用可能な原材料に依存します。 とりわけ、木材、澱粉植物および他の新鮮な植物または収穫された植物を原料とする概念が議論されている。

バイオマスは非常に複雑であり、多くの異なる有機化合物から非常に異なる比率で構成されています。 化合物の大部分は、脂肪、炭水化物またはタンパク質（タンパク質）に属する化合物である。 加えて、多数の他の化合物が存在するが、通常、より低い割合で生じる。 B.二次代謝産物（または二次植物物質）。

バイオマスに応じて、これらの比率は異なる。 例えば、ウッドは、デンプン植物（例えば、小麦、トウモロコシ）、石油植物（ナタネ、草、大豆）または植物廃棄物とは明らかに異なる組成を有する。

植物のコンセプト
バイオリファイナリーでは、特定の高品質化合物をバイオマスから単離する試みがなされている。 そうすることで、高価で人工的な製造プロセスを置き換えるか、複雑で人為的に合成されない化合物を得るために自然の合成の利点が使用されます。

あなたは薬学目的のために、そして基礎化学物質としてすることができます。 それらは通常わずかな割合しか占めないので、バイオマスの大部分は残っている。 これは次にzです。 食品、飼料、またはそれ以下の高品質の化学物質が得られます。 これらのリサイクル可能な画分がバイオマスから抽出されると、残りの画分は依然としてエネルギー目的のために使用することができる。 プラント運転または販売のための電力および熱として、またはバイオ燃料または合成燃料（BtL、メタノール、バイオメタンなど）が生成される。

バイオマス中に存在する化合物の抽出に加えて、原料からの新規化合物の製造は、バイオリファイナリー内の別の活動分野である。 ここでは、既に言及した合成燃料のような化学プロセスを使用することができるが、特に高価値化合物の製造のためのバイオテクノロジーアプローチも使用することができる。

3つの一般的な、説明されたプラントの概念は、それぞれの原材料の名前が付けられています。

類型学
いくつかのタイプのバイオリファイナリーが区別されることがあります：

原材料またはその供給源（例えば、海洋、野菜、動物、真菌または林業、農業、有機廃棄物など）に応じて、
穀物、油糧種子、微細藻類またはマクロ藻類、リグノセルロース系材料または植物全体である、バイオリファイナーグリーン（典型的には高湿度の不安定な化合物を増強する）に依存する。
（例えば、合成ガス）を生成するすべてのバイオリファイナリーを同じカテゴリーで一緒にすることによって、最終生成物の生成物を生成することができる。

リグノセルロース系バイオリファイナリー
リグノセルロース系バイオリファイナリは、リグノセルロースとセルロースの構造であるリグノセルロースとヘミセルロースとからなる原料木材を使用する。 また、藁や草などの同様の複合バイオマス、および製紙産業からの廃棄物など。 大量のリグニンが豊富な黒液が使用されるので、使用することができる。

リグニンは、主に芳香族化合物フェノールの誘導体からなり、これは化学工業に有用であり得る。 セルロースは、モノマーグルコース（ヘキソース）由来の多糖（多価糖）である。 これは、様々な基本化学物質につながる可能性があります。 ポリエチレン（PE）およびポリ塩化ビニル（PVC）の製造のための出発物質としてのエタノールおよびエテンとして、またはナイロンの製造のための出発物質としてのヒドロキシメチルフルフラールとして、さらに加工される。 さらに、グルコースは、発酵による生物工学的生産プロセスの基質である。 ヘミセルロースはまた、多糖であるが、異なるペントースからモノマーである。 これはまた、特定のフルフラール誘導体であっても、加工されたものであっても、ナイロンおよび他の製品であってもよい。

全植物バイオリファイナリー
トウモロコシ、コムギ、ライムギ、ライコムギなどの全作物を使用します。植物は、通常、穀物とリグノセルロース系のストローから成ります。これらのストローは、通常コンバインハーベスターで収穫時にすでに分離されています。 ストローは、リグノセルロース系バイオリファイナリーでさらに処理するか、または熱分解によって合成ガス（合成ガス）に変換することができる。 これは、バイオマス – 液体（BtL）またはメタノールなどの合成燃料の基礎を形成する。穀物は、多くの方法でさらに加工することができるグルコースポリマーデンプンから主に構成されている。 zできます。 B.食品または化学工業の原材料として直接使用することができます。 そのようなバイオプラスチックの生産。 熱可塑性デンプンおよび発酵基質としての使用が可能である。

グリーンバイオリファイナリー
グリーンバイオリファイナリーは、農業からの草、クローバー、アルファルファまたは未成熟（緑）穀物などの植物材料を使用します。 他の2つのコンセプトとの主な相違点は、新鮮な植物が使用され、木材またはアブレリフテン植物とは著しく異なる成分であることである。 最初の処理ステップは、植物ジュースの圧搾である。 プレスケーキは主に繊維（セルロース）、ならびにデンプン、染料および顔料を含む。 プレスジュースには、タンパク質、アミノ酸、有機酸などがあります。 B.乳酸、アミノ酸、エタノール等の生成物を単離することができる。 プレスケーキは、合成ガスおよびバイオガスの製造のため、または化学化合物の抽出のための飼料として使用することができる。

手順と製品
バイオリファイナリーでは、原材料を調製し、特定の画分を単離し、化学的、化学的 – 物理的および生物工学的プロセスとのさらなるつながりを得るために、様々な手順が必要である。

準備z。 によって：
押す
粉砕、破砕などによる粉砕

分離と分離（分離プロセス（プロセス工学）も参照）：
ふるい分けとろ過
抽出
クロマトグラフィー
等。

これらの方法により、バイオマス中に既に存在する物質および化合物を得ることができる。 化学変化によって、製品範囲は依然として大幅に拡大することができます：

化学プロセスおよび化学物理プロセスによる処理：
合成ガスの製造のための熱分解
新規化合物の合成のための合成ガスの使用、例えば、 B.フィッシャー・トロプシュ合成によるBtLおよび他の炭化水素
電気と熱を発生させる燃焼

バイオテクノロジープロセスを用いた化学修飾（Biotechnology and White Biotechnologyも参照）：
発酵のための原料または画分の使用、例えば、 B.基本および精密化学薬品、エタノール、バイオガス、バイオプラスチック、ビタミン、アミノ酸などの製造原料。
特定の化合物の修飾のための単離された酵素を用いた生体触媒、例えば、 B.デンプンのグルコースへの加水分解開裂のためのアミラーゼ

例
完全に運営されているBlue Marble Energy社は、ワシントン州オデッサとMT州ミズーラに複数のバイオリファイナリーを保有しています。

Himark BioGasによる嫌気性消化技術で開発されたカナダ初の統合バイオリファイナリは、アルバータ州Hairy Hillにあります。 バイオリファイナリーでは、エドモントン地下鉄のソース分離有機物、オープンペン肥育肥料、食品加工廃棄物を利用しています。

いくつかの可能性のあるバイオリファイナリーの例が提案されており、タバコ、亜麻ストローのような原料およびバイオエタノールの製造からの残渣から出発する。 バイオリファイナリーは、できるだけ多くの木材（すなわち、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、脂質）から材料を収集することも提案されている。

Chemrecの黒液ガス化技術とバイオメタノールやBioDMEなどの第二世代バイオ燃料の製造技術は、ホストパルプ工場と統合され、主要な硫酸塩または亜硫酸塩プロセス廃棄物を原料として利用しています。

オーストリアでは、2009年5月にデモンストレーション施設として緑色のバイオリファイナリーが開設されました。 アミノ酸と乳酸に由来する草サイレージが使用されています。 固定分画は、バイオガスプラントで精力的に利用されている。 1時間に4トンの牧草サイレージ、1時間に100リットルのプレスジュースを処理することができます。 サイレージ乾燥物1トンにつき、150〜210kgの乳酸および80〜120kgの粗タンパク質（アミノ酸）を得ることができる。 その目的は、産業プラントの設計を支援する洞察を得ることです。

機関の再生可能資源の1つe。 V.コーディネートプロジェクトは、リグノセルロース系バイオリファイナリーの2007年のプロセスコンセプト以来開発されている。 フォローアッププロジェクトでは、Leuna（Saxony-Anhalt）に最初のパイロットプラントを設置し、1日当たり1.25トンの木材を処理します。 長期的には、40万t / aの処理能力を有する植物が可能であると考えられる。

Biowert工場は、Green Biorefineryと同様の原則で動作します。 原料は草や草のサイレージです。 これは、処理されたエネルギーまたはプロセス熱を供給し、発酵されたバイオガスプラント内で押され、液体フラクションが生成される。 プレスケーキは、プラスチック（天然繊維強化プラスチック）用の断熱材料または繊維状添加剤が製造される繊維の割合が高い。

健康上の意義
精製された植物油の全てにおいて、見出される3-MCPD-脂肪酸エステルがあり、内容物の一部が大きく異なる。 3-MCPDは2011年に国際がん研究機関（IARC）によって「ヒト発がん候補物質」に分類されました。

展望
Festelの2001年の市場調査によると、300億US $の生物工学的に製造された化学物質のシェアは、市場全体の約2.5％でした。 2010年までに、約20％の増加が予測された（3,010億US $、総売上高1,600億US $）。 2007年のシェアは480億ドルで、3.5％でした。 2010年には、生物工学的に製造された薬剤の割合は17％でした。

近年、バイオリファイナリーの開発が米国で集中的に進められている。 毎年約3億6,000万ドルがバイオマス生産に投資された（2003年：約4億2000万ドル、2005年：約3億1000万ドル）。 そこでは、2020年までに現在の化石系有機物質の4分の1と油と燃料の10％がバイオリファイナリー技術を使って生産されると専門家は考えています。

EUでは、2002年半ばから2006年にかけて、第6次研究枠組みプログラムでバイオマスの利用に関する研究に総額7400万ユーロが投資されている。第7次研究枠組みプログラム（2007-2013）では、 40％増加し、バイオマス利用研究の増加も期待されている。