CHEMIE OHNE ERDÖL · 17. OKTOBER 2026

Bioraffinerie im Chemiepark mit Reaktoren und Destillationskolonnen, davor Buchenholzstämme und Strohballen

Was in einer Bioraffinerie aus Holz, Stroh und Raps entsteht

Betreiber zerlegen Pflanzen in einer Bioraffinerie in ihre Bausteine und verarbeiten jeden davon weiter. UPM und Verbio haben 2025 und 2026 in Sachsen-Anhalt zwei Großanlagen gestartet, Clariant gab ein Strohwerk in Rumänien auf.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 10 Min. LESEN

Raffineriebetreiber zerlegen Rohöl per Destillation in Fraktionen, aus denen Benzin, Diesel, Kerosin und Naphtha für die Chemie entstehen. Ingenieure übertragen dieses Prinzip in der Bioraffinerie auf Pflanzen. Der Rohstoff macht es schwerer. Biomasse ist laut der Roadmap Bioraffinerien der Bundesregierung von 2012 ein komplexes Gemisch, reich an Sauerstoff, wasserhaltig und mineralhaltig. Erdöl besteht dagegen fast nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff.

Die Bundesregierung erwartete darin bis 2030 erste industrielle Referenzanlagen für Holz und Stroh. Am 15. Oktober 2026 hat der finnische Konzern UPM in Leuna eine solche Anlage eingeweiht, die laut Unternehmen 220.000 Tonnen Biochemikalien im Jahr aus Buchenholz herstellen soll. Wenige Tage zuvor nahm Verbio im benachbarten Bitterfeld-Wolfen eine Anlage in Betrieb, die Rapsölester zu Spezialchemikalien verarbeitet.

Mit Elektroautos und Wärmepumpen verliert Erdöl seine Rolle als Energieträger. Kunststoffe, Schmierstoffe und Textilfasern brauchen aber weiter Kohlenstoff. Ihn liefern künftig Recycling, abgeschiedenes CO₂ und Pflanzen, die Betreiber in einer Bioraffinerie zerlegen.

Inhalt

Woran sich eine Bioraffinerie erkennen lässt

Die Arbeitsgruppe Bioraffinerien der Internationalen Energieagentur beschreibt Bioraffination als „nachhaltige Verarbeitung von Biomasse zu einem Spektrum marktfähiger biobasierter Produkte und Bioenergie“. Entscheidend ist das Wort Spektrum. Eine Anlage, die aus Pflanzen nur ein einziges Produkt macht, erfüllt die Definition nicht.

Laut Roadmap verläuft der Prozess in zwei Stufen. In der Primärraffination trennen Betreiber die Biomasse in Zwischenprodukte wie Stärke, Zucker, Pflanzenöl, Cellulose, Lignin, Biogas oder Synthesegas. Diese Zwischenprodukte heißen Plattformen. In der Sekundärraffination entstehen daraus viele verschiedene Produkte. Koppelprodukte liefern Prozessenergie oder gehen als Futtermittel in den Verkauf.

Ebenso klar ist die Abgrenzung. Eine Biodieselanlage mit einem Hauptprodukt zählt für sich genommen nicht als Bioraffinerie. Gleiches gilt für Ölmühle, Sägewerk und landwirtschaftliche Biogasanlage, die Strom und Wärme erzeugt. Solche Anlagen können aber Bausteine eines größeren Verbunds werden. Wie wichtig Biogaskraftwerke als flexible Stromerzeuger für das Netz sind, ist eine eigene Frage.

Beim Aufbau gibt es laut Roadmap zwei Wege. Beim Bottom-up-Ansatz erweitern Unternehmen eine bestehende Zuckerfabrik, ein Zellstoffwerk, eine Ölmühle oder eine Ethanolanlage um zusätzliche Veredelungsstufen. Beim Top-down-Ansatz planen sie einen hoch integrierten Standort von Grund auf neu. Verbio in Bitterfeld steht für den ersten Weg, UPM in Leuna für den zweiten.

Warum die EU stoffliche Nutzung vor Energie stellt

Hinter der Bioraffinerie steht die Idee der Kaskadennutzung: Biomasse soll möglichst lange als Stoff im Kreislauf bleiben, bevor sie als Brennstoff endet. Die EU hat dieses Prinzip mit der Erneuerbare-Energien-Richtlinie RED III von 2023 verankert. Dort heißt es, der stofflichen Nutzung sei „wo immer möglich“ der Vorrang vor der energetischen Nutzung einzuräumen.

Für Holz legt die EU in Artikel drei eine Rangfolge fest: Holzprodukte, längere Lebensdauer dieser Produkte, Wiederverwendung, Recycling, Bioenergie und zuletzt Entsorgung. Die Mitgliedstaaten müssen ihre Förderung für Bioenergie so gestalten, dass sie diese Reihenfolge nicht unterläuft. Abweichen dürfen sie, wenn die Energieversorgungssicherheit es verlangt.

Betreiber bilden diese Kaskade in einer Bioraffinerie innerhalb eines Werks ab. Die wertvollsten Fraktionen gehen in Chemikalien und Werkstoffe, Reste liefern Prozesswärme. UPM setzt in Leuna nach eigenen Angaben Durchforstungsbuche und Sägewerksreste aus rund 200 Kilometern Umkreis ein. Für Bauholz oder Möbel eignet sich dieses Holz laut Unternehmen nicht. Stroh wiederum kann Holz in anderen Anwendungen ersetzen, etwa als Faserrohstoff für Verpackungspapier in Schwedt.

Welche Typen von Bioraffinerien es gibt

Die Autoren der Roadmap ordnen die Konzepte nach ihrer Plattform. Die Zucker- und Stärke-Bioraffinerie baut auf Zuckerrüben, Getreide oder Mais auf und knüpft an eine etablierte Industrie an. Die Pflanzenöl-Bioraffinerie verarbeitet Raps oder andere Ölsaaten zu Fettsäuren und deren Estern. Algen kamen in dieser Rolle 2012 laut Roadmap über Einzelfälle mit hochpreisigen Produkten nicht hinaus. In Deutschland lassen sie sich nur in geschlossenen Photobioreaktoren aufwendig kultivieren.

Die Lignocellulose-Bioraffinerie zerlegt Holz oder Stroh in Cellulose, Hemicellulosen und Lignin. Lignin, der Kittstoff der Pflanzenzellwand, galt lange als schwer verwertbar. In der Grünen Bioraffinerie pressen Betreiber frisches Gras oder Grassilage in Saft und Fasern; laut Roadmap rechnet sich das meist nur mit angeschlossener Biogasanlage. Synthesegas- und Biogas-Konzepte vergasen oder vergären Biomasse zuerst zu einfachen Molekülen.

Neben der Biotechnik entwickeln Unternehmen thermochemische Wege. Das kalifornische Cleantech-Unternehmen Origin Materials wandelt Holzreste aus Sägewerken in chemische Zwischenprodukte um. Für die Sekundärraffination gewinnen zugleich Mikroorganismen an Gewicht: Das Münchner Start-up Origin.Bio programmiert Mikroben per synthetischer Biologie auf petrochemische Grundstoffe.

Typ	Rohstoff	Plattform	Beispiel	Reifegrad
Zucker und Stärke	Zuckerrüben, Getreide, Mais	Zucker, Stärke	Stärkestandort Lestrem (Frankreich)	kommerziell, baut auf bestehender Industrie auf
Pflanzenöl	Raps	Öl, Rapsmethylester	Verbio, Bitterfeld-Wolfen	kommerziell, Hochlauf seit Oktober 2026
Lignocellulose	Buchenholz, Stroh	Zucker, Lignin	UPM, Leuna; Fraunhofer CBP, Leuna	erste Großanlage im Hochlauf (2026); Pilotmaßstab
Grüne Bioraffinerie	Gras, Grassilage	Presssaft, Fasern	Brensbach (Hessen)	Demonstration (Stand 2012 laut Roadmap)
Algen	Mikroalgen	Lipide	Photobioreaktoren	Pilot, Einzelprodukte (Stand 2012 laut Roadmap)

Was UPM, Verbio und Clariant im Industriemaßstab erreicht haben

UPM hat in Leuna nach eigenen Angaben 1,37 Milliarden Euro investiert. Im Dezember 2025 meldete der Konzern das erste kommerzielle Produkt, Industriezucker aus Holz. Zur Einweihung im Oktober 2026 liefen laut UPM die enzymatische Hydrolyse und die Lignin-Spezialchemikalien stabil. Aus dem Zucker sollen Glykole für PET-Verpackungen und Polyesterfasern entstehen, aus dem Lignin Füllstoffe als Ersatz für Industrieruß und Kieselsäure in Gummi.

Verbio geht den Bottom-up-Weg. Das Unternehmen spaltet in Bitterfeld-Wolfen Rapsmethylester aus der eigenen Biodieselanlage per Ethenolyse, einer katalytischen Spaltung an der Doppelbindung. Daraus entstehen 1-Decen für Hochleistungsschmierstoffe und der Ester 9-DAME für Reinigungsmittel. Laut Unternehmen ist die Anlage auf bis zu 60.000 Tonnen im Jahr ausgelegt. Die Menge steigt, sobald Kunden die Stoffe freigeben (mehr dazu: Verbio nutzt Rapsöl statt Erdöl als Rohstoff für die Chemie).

Mit Stroh arbeitet Verbio schon länger: Seit 2012 vergärt das Unternehmen Stroh zu Biomethan, zunächst in Zörbig, nach eigenen Angaben seit 2014 auch in Schwedt. Weniger glücklich verlief der Versuch, Stroh im großen Stil zu Ethanol zu machen. Clariant testete sein Verfahren Sunliquid ab 2012 in einer Demonstrationsanlage in Straubing mit rund 1.000 Tonnen Ethanol im Jahr.

Im Juni 2022 startete Clariant im rumänischen Podari die kommerzielle Anlage für 50.000 Tonnen Celluloseethanol aus 250.000 Tonnen Stroh. Im Dezember 2023 gab der Konzern sie auf, weil sie die angestrebten Betriebsparameter nicht erreichte und der Hochlauf weitere hohe Investitionen erfordert hätte. Die Technologie behielt Clariant. Das Werk übernahm Corden BioChem, das laut eigener Ankündigung vom April 2025 mit Ethanol aus Melasse und Stärke neu starten will, also ohne Stroh.

Zwischen Labor und Werk liegt der Pilotmaßstab. Das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna betreibt dafür Fermenter von zehn bis 10.000 Litern. Seine Lignocellulose-Pilotanlage schließt nach dem Organosolv-Verfahren, also mit organischen Lösemitteln, bis zu 70 Kilogramm Holz am Tag auf.

Wie viel Ackerfläche der Gesetzgeber für Biokraftstoffe zulässt

Wer in einer Bioraffinerie Raps, Mais oder Weizen verarbeitet, konkurriert mit der Nahrungsmittelproduktion um Fläche. In Deutschland wuchsen 2025 laut Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe auf rund 2,27 Millionen Hektar nachwachsende Rohstoffe, knapp 14 Prozent der landwirtschaftlichen Fläche. Den größten Teil belegten mit 1,19 Millionen Hektar Energiepflanzen für Biogas, Raps stand auf rund 686.000 Hektar.

Für Kraftstoffe begrenzt der Gesetzgeber den Anteil aus Anbaubiomasse. Mit der Umsetzung von RED III hat der Bundestag im April 2026 die Treibhausgasminderungsquote neu geregelt. Die Kappung für Biokraftstoffe aus Nahrungs- und Futtermittelpflanzen lag seit 2022 bei 4,4 Prozent und steigt nach dem Gesetz vom 1. Juni 2026 stufenweise auf 5,8 Prozent ab 2033 (Stand Oktober 2026).

Stärker wächst die Unterquote für fortschrittliche Biokraftstoffe aus Reststoffen wie Stroh: laut Bundesumweltministerium von zwei Prozent 2026 auf neun Prozent 2040. Die Doppelanrechnung dieser Kraftstoffe endet 2026, Reststoffe aus der Palmölproduktion zählen ab 2027 nicht mehr. Die Kappung betrifft nur Kraftstoffe, die auf die Quote angerechnet werden. Chemikalien aus Raps, wie Verbio sie herstellt, fallen nicht darunter.

Wie viel CO₂ Biokraftstoffe und Biochemikalien einsparen

Für Kraftstoffe gibt es belastbare Zahlen. Laut Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung vermieden Biokraftstoffe in Deutschland 2024 rund 11,5 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalent. Ihre Emissionen lagen im Schnitt 96 Prozent unter denen fossiler Kraftstoffe, nach 90 Prozent im Jahr 2023. Die Werte stammen aus den Nachhaltigkeitsnachweisen, die Hersteller nach den EU-Regeln vorlegen.

Zwei Drittel der Ausgangsstoffe waren 2024 Abfälle und Reststoffe, ein Drittel Anbaubiomasse. Davon entfielen zwölf Prozent auf Mais, acht Prozent auf Raps und sechs Prozent auf Weizen. Rund 70 Prozent der Mengen kamen von Herstellern mit Sitz in der EU, ein Drittel aus Deutschland.

Für Biochemikalien fehlt eine vergleichbare amtliche Statistik. Für Glykole oder Schmierstoff-Vorprodukte aus einer Bioraffinerie gibt es keine Quote, die wie bei Kraftstoffen einen Treibhausgasnachweis je Lieferung verlangt. UPM nannte bei der Einweihung in Leuna keine bezifferte Einsparung. Wer Biochemikalien kauft, ist deshalb auf Ökobilanzen der Hersteller angewiesen und sollte prüfen, ob diese Anbau, Transport und Prozessenergie einschließen.

Wofür Pflanzenkohlenstoff in einer elektrischen Welt gebraucht wird

Mit Batterieautos und Wärmepumpen sinkt der Bedarf an Kraftstoff und Heizöl. Damit verschiebt sich die Frage, wofür Pflanzen den knappen Acker und den Wald beanspruchen sollen. Molekülen, die sich nicht elektrifizieren lassen, gehört dabei der Vorrang: Grundstoffen für Kunststoffe und Fasern, Schmierstoffen, Kerosin für die Luftfahrt. Genau dorthin zielen die Anlagen in Leuna und Bitterfeld.

EU und Bundestag folgen dieser Linie: Die EU stellt mit RED III stoffliche Nutzung vor Energie, der Bundestag deckelt Anbaubiomasse im Tank. Den Ausschlag geben aber Kosten und Technik. Clariant scheiterte in Podari an den Betriebsparametern und an den Kosten des Hochlaufs. Ob UPM sich in Leuna gegen petrochemisches Naphtha behauptet, zeigen erst die Betriebsjahre nach dem Hochlauf.

QUELLEN

Bundesministerium für Wirtschaft: Roadmap Bioraffinerien im Rahmen der Aktionspläne der Bundesregierung zur stofflichen und energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe, 31. Mai 2012.
Bioökonomie.de: Bioraffinerien: Nachwachsende Rohstoffe effizient nutzen, Dossier, ohne Datum.
Hydrocarbon Processing: UPM unlocks new bio-based markets as Leuna biorefinery produces its first commercial product, 19. Dezember 2025.
Chemie.de: Rapsöl statt Erdöl: Verbio startet industrielle Produktion erneuerbarer Chemikalien, 7. Oktober 2026.
Bundesgesetzblatt: Zweites Gesetz zur Weiterentwicklung der Treibhausgasminderungs-Quote vom 1. Juni 2026, BGBl. 2026 I Nr. 163.
Bundesumweltministerium: Pressemitteilung „Klimafreundlicher tanken: Neue THG-Quote stärkt Nachfrage für grünen Wasserstoff und Ladestrom“, April 2026.
Clariant: Pressemitteilung „Clariant shuts its sunliquid bioethanol plant in Romania“, 6. Dezember 2023.
International Chemical Investors Group: Pressemitteilung zum Neustart der Bioethanolanlage Podari durch Corden BioChem, 28. April 2025.
Verbio: Pressemitteilung zur Strohernte für Biomethan in Schwedt und Pinnow, 14. August 2020.