Aufgrund der unausweichlichen Verknappung fossiler Rohstoffe und den zunehmenden klimatischen Auswirkungen von Treibhausgasen wird in Zukunft die nachhaltige Nutzung nachwachsender Rohstoffe immer bedeutender werden. Lignocellulosehaltige Rohstoffe werden hierbei eine wichtige Rolle spielen, da sie mit ihrem jährlichen Produktionspotential von 150 Milliarden Tonnen pro Jahr in ausreichenden Mengen vorhanden sind und nicht in direkter Konkurrenz zur Futtermittel- und Nahrungsmittelindustrie stehen. In dieser vorliegenden Arbeit wurden daher Verfahren und Prozessmodelle zur Fraktionierung von Lignocellulose in getrennte Glukose-, Xylose- und Ligninproduktströme entwickelt. Diese getrennten Produktströme sind Grundlage einer Lignocellulose-Bioraffinerie, in der die Lignocellulose in ihrer Gesamtheit stofflich und energetisch genutzt werden kann. Der entwickelte Gesamtprozess bestand aus der Entfernung von Lignin und Hemicellulose durch Vorbehandlung der Lignocellulose, der enzymatischen Hydrolyse der vorbehandelten cellulosereichen Faserfraktion bei möglichst hohen Feststoffkonzentrationen und der Abtrennung toxischer Lignocellulose-Abbauprodukte aus der hemicellulosehaltigen Aufschlusslösung (Detoxifikation).