Optimierung der Rohstoffbasis für die Bioethanolerzeugung

Projektziel ist die Entwicklung von Getreidesorten mit besonders guter Rohstoffeignung für die Erzeugung von Bioethanol. Diese müssen über normale Anforderungen hinaus hohe Stärkegehalte, Stärkeerträge und Ethanolausbeuten, sowie rasche Vergärbarkeit aufweisen. Aufgrund der Anreicherung in der Schlempe ist ein möglichst geringer Pilzgiftgehalt des Rohstoffs unabdingbar. Hohe Proteingehalte und hohe Kornhärte sind im Gegensatz zu Brotgetreide nicht erwünscht.

Fortgeschrittenes Zuchtmaterial bei Weizen und Triticale wird in bestmöglicher Anlehnung an die geplanten Verfahren einer industriellen Anlage (Pischelsdorf bei Tulln) charakterisiert. Besonders gut geeignete Genotypen werden für amtliche Sortenprüfungen ausgewählt, in Zuchtprogrammen bevorzugt weitergeführt und dienen als Eltern für den Aufbau verbesserter Populationen.

Aus systematisch angelegten mehrortigen Feldversuchen werden Qualitätsmuster gezogen und nach Vermahlung, Stärkeaufschluss und Verzuckerung für ein Vorscreening zunächst in einem Kleinansatz mit einem hoch produktiven Hefestamm vergoren. Neben der Bestimmung des Stärkegehalts erfolgt im Zuge der begleitenden Analytik eine Bestimmung von Hydrolysegrad (=gebildete vergärbare Zucker), Alkoholausbeute (bezogen auf den eingesetzten Rohstoff), maximaler Gärgeschwindigkeit der Alkoholproduktion und Verzögerungszeit (Zeit bis zum Einsetzen der maximalen Gärgeschwindigkeit). Anhand von Rückstellmustern wird die Eignung kommerziell erhältlicher NITS (Nah Infrarot Transmissions Spektroskopie)-Kalibrationen für den Stärkegehalt als Schnelluntersuchungsmethode geprüft bzw. werden solche für weitere Parameter und bereits vorhandene Geräte neu entwickelt.

In einer zweiten Stufe werden die besten Genotypen ausgewählt und die oben angeführten Analysen in größerem Fermentermaßstab validiert. Nach der Destillation werden nun auch DDGS (destillers dried grain & solubles) gewonnen (Ausbeutebestimmung) und an diesen eine Proteinbestimmung durchgeführt. An den Mustern aus Vorscreening, Validierung und DDGS-Gewinnung wird die Eignung von Schnellmethoden (ELISA = Enzym-Immunreaktionsnachweis) zur Bestimmung der Mycotoxinbelastung durch Vergleich mit HPLC-Werten (Hochdruckflüssigkeitschromatographie) überprüft.

Gut geeignete Schnellmethoden sollen gefunden und für den Praxiseinsatz (z. B. Rohstoffübernahme, als Selektionsparameter) etabliert werden. Aber auch die Vermeidung von Fehlinvestitionen bzw. Fehlentscheidungen durch Verwerfen ungeeigneter Testmethoden ist als positives Ergebnis zu interpretieren.

Der geplante jährliche Prüfumfang umfasst rund 150 Muster im Genotypen-Vorscreening. Die besten (ca. zehn) Muster werden einer Verifizierung unterzogen. Muster aus pflanzenbaulichen Feldversuchen kommen ergänzend hinzu. Die begleitende Pilzgiftanalytik umfasst neben Deoxinivalenol auch Zearalenon und Fumonisin.

Unter Bedachtnahme auf die Laborergebnisse werden im Zuchtbetrieb Weizen (Triticum aest.) und Triticale (Triticosecale Wittm.) Züchtungspopulationen generationenübergreifend von der Kreuzungsplanung bis hin zur Sortenzulassung weiterentwickelt. Die Berücksichtigung von agronomischen Anforderungen (Kornertrag, Kornqualität, Standfestigkeit, Krankheitsresistenzen, etc.) ist hierbei unerlässlich. Ergänzend wird insbesondere bei Weizen in speziellen Versuchsanlagen auch künstliche Infektion mit Fusariumpilzen in Verbindung mit visueller Schadensbeurteilung angewendet.

Im Projekt neu entwickelte Selektionsmöglichkeiten (zB. NITS-Stärkekalibrierungen, gegebenenfalls ELISA) werden im Zuchtbetrieb umgehend etabliert und eingesetzt. Qualitätsdaten und kulturartspezifische Produktionskosten werden in praxisnahen Feldversuchen ermittelt und dienen als Basis für den monetären Vergleich von Weizen und Triticale als Rohstoff. Qualitätsbedingt notwendige Preisabschläge bzw. mögliche Preisnachlässe gegenüber Weizen aufgrund von Produktionskostenvorteilen werden berechnet. Insbesondere wird auch kritisch überprüft, ob eine gezielte Sortenentwicklung als Ethanolrohstoff bei Triticale überhaupt weiterverfolgt werden soll oder ob die entsprechenden Ressourcen nicht sinnvoller für Weizen verwendet werden könnten.

Die Futtermittelqualität anfallender Schlempen wird untersucht und die Ergebnisse von DDGS-Qualitätsanalysen und Fütterungsversuchen in Ferkelproduktion und Schweinemast sollen die dringend benötigte Datengrundlage für die Verwendung in diesen Produktionszweigen liefern.

Die Verbindung von Rohstoffqualitätsanalytik und pflanzenbaulichen Versuchen aktuellen Futterweizensorten bzw. Zulassungskandidaten bildet die Basis für eine fundierte produktionstechnische Beratung der Landwirte. Dazu werden jährlich vier verschiedene Genotypen im entsprechenden Ertrags- und Qualitätssegment in sechs Stickstoffdüngevarianten mit je vier Wiederholungen an zwei Orten geprüft.

ProjektleiterIn:
Dr. Marnik Wastyn / Zuckerforschung Tulln (federführend)
Dr. Herbert Bistrich / Saatzucht Donau

Institut/Unternehmen:
Zuckerforschung Tulln GesmbH
Saatzucht Donau GesmbH & Co KG

Kontaktadresse:
Dr. Marnik Wastyn
c/o Zuckerforschung Tulln GesmbH
Josef Reither Str. 21-23
A-3430 Tulln
+43 2272 602 11402 (tel)
+43 2272 602 11420 (fax)
E-Mail: info@zuckerforschung.at
Internet: www.zuckerforschung.at

Dr. Herbert Bistrich
c/o Saatzucht Donau GesmbH & Co KG
Saatzuchtstr.11
A-2301 Probstdorf
+43 2215 2481-0 (tel)
+43 2215 2481-39 (fax)
E-Mail: office.probstdorf@saatzucht-donau.at
Internet: www.saatzucht-donau.at

Weitere Projekt-bzw. KooperationspartnerInnen:

• AGES
• IFA-Tulln
• AGRANA
• Biomin
• FH Wels