Unter dem Mikroskop erinnert es an Wattebäusche: hochreines, getrocknetes Xylangranulat. Aufgrund der sehr guten Rieselfähigkeit, des hohen Trockengehaltes und weil es staubfrei ist, lässt es sich hervorragend verarbeiten. Xylan dient als Grundstoff für verschiedene pharmazeutiche Produkte.
|

Medizin aus Buchenholz – so funktioniert es

24. September 2022

2025 will die Firma HV-Polysaccharides (HVP) aus Thüringen eine Produktionsanlage für medizinische Grundstoffe aus Buchenholz errichten. Das ist der Abschluss eines zweijährigen Forschungsprojekts mit dem Namen Xylosolv.

Mit den Ergebnissen des Forschungsprojekts Xylosolv steht nun die weltweit erste industrielle Extraktionsanlage für Xylan aus Buchenholz vor der Realisierung. Projektpartner eines Forschungsverbundes – gefördert über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) – haben ein hydrothermales Trennverfahren für Buchenholz weiterentwickelt, so dass sich hochreine Kohlenhydrate auch im großen Maßstab effizient extrahieren lassen.

Pilotanlage zur Extraktion von Xylan

Im Labor war die Abtrennung von hochreinem Xylan aus Buchenholz bereits gelungen. Allerdings mit noch geringer Effizienz, sodass nur 10 % der Biomasse genutzt werden konnten und große Mengen an Rückständen anfielen.

Das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP), die Unternehmen HV-Polysaccharides (HVP) und Glatt Ingenieurtechnik (GIT) haben das Trennverfahren optimiert und in einen Pilotanlagenmaßstab überführt. Dabei werden im Prozess neben Xylan auch andere Holzbestandteile wie Lignin und Faserstoff nutzbar werden.

Zwei Verfahren gekoppelt

HVP hatte in einem vorangegangenen Forschungsprojekt ein hydrothermales Verfahren entwickelt, womit Xylan in einer bis dahin nicht realisierten Qualität extrahiert werden kann. Dadurch wird das Kohlenhydrat als Grundstoff für pharmazeutische Wirkstoffe interessant und verspricht sehr hohe Marktpreise.

Das CBP entwickelte in Zusammenarbeit mit der Linde Dresden Engineering GmbH wiederum das Verfahren Organosolv, mit dem sich nur mittels Wasser und Alkohol auf einem entsprechend hohem Temperatur- und Druckniveau hochreines Lignin aus Buchenholz herauslösen lässt. Im Projekt Xylosolv sollten diese beiden Prozesse gekoppelt werden

In der zweijährigen Projektzeit konnten die Forschenden ein mehrstufiges Verfahren zur Extraktion der anvisierten Bestandteile aus Buchenholz entwickeln, das eine genaue Steuerung der Eigenschaften erlaubt, eine hohe Xylan-Ausbeute erzielt und den Einsatz von organischem Lösungsmittel einspart.

Pharmazeutische Anwendung

Xylan und Lignin sind Bestandteile des Buchenholzes. Sie dienen als Hemizellulosen und Lignozellulosen der Zellwand als Stützgewebe. Lassen sich diese schwer löslichen Kohlenhydrate sehr rein extrahieren, sind sie als Pharma-Rohstoffe interessant. Potenzielle Anwendungsfelder liegen in der Behandlung von Adipositas, Diabetes, Thrombose, Dermatitis, virale Infektionen und Krebs. Für ligninhaltige Rezepturen wurde bereits der Weg in die pharmazeutische Zulassung zur Behandlung von Diarrhö geebnet.

Buchenholzxylan

Die Extraktion von Xylan aus Buchenholz mit Hilfe von Wasser ist prinzipiell seit langem bekannt, wurde aber aufgrund der komplexen Prozessführung bisher nicht im industriellen Maßstab durchgeführt.

Die zur Gewinnung von Buchenholzxylan angewandten Prozesse führten in der Vergangenheit wiederholt zu Schwankungen in der Qualität des hergestellten Xylans, sodass die Anwendung, insbesondere als Grundstoff für die Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe, infrage stand. Darüber hinaus ist der bisherige Herstellungsprozess aus Umwelt-, Arbeits- und Gesundheitsschutzerwägungen nicht mehr zeitgemäß. Die verarbeitenden pharmazeutischen Unternehmen sind derzeit auf die Verwendung von Restbeständen angewiesen.

Buchenholz-Bioraffinerie für 2025 geplant

Aufgrund der positiven Projektergebnisse aus Xylosolv plant die HVP für 2025 nun die Umsetzung des Verfahrens in einer ersten Produktionsanlage für Xylan aus Buchenholz am Standort Bucha.

Das von der HVP konzipierte Trennverfahren für Xylan aus Buchenholz ist wasserbasiert und erlaubt dabei den kompletten Verzicht auf die sonst für den Pflanzenaufschluss üblichen Chemikalien.

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem Förderkennzeichen 22021218 zur Verfügung.

FNR fördert das Forschungsprojekt

Verbundvorhaben: Sequentielles Extraktionsverfahren zur Gewinnung hochwertiger Intermediate aus Buchenholz (XyloSolv); – Akronym: XyloSolv

Teilvorhaben 1: Prozessentwicklung: https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=22021218

Teilvorhaben 2: Anwendungstechnische Untersuchung: https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2219NR174

Teilvorhaben 3: Untersuchungen zur Skalierbarkeit https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2219NR175

Die FNR ist seit 1993 als Projektträger des BMEL für das Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe aktiv. Sie unterstützt außerdem Forschungsthemen in den Bereichen nachhaltige Forstwirtschaft und innovative Holzverwendung.

Lesen Sie auch:

Quelle: FNR