Z-Fuels

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Umwandlung von geringwertigen Abfallprodukten - Molasse und Glycerin - in hochwertige Vorstufen für Biokraftstoff oder andere hochwertige Chemikalien.

Butanol ist sehr interessant für die Biokraftstoffindustrie, da seine Eigenschaften denen von Benzin am ähnlichsten sind und die Nutzung bestehender Infrastruktur und Fahrzeugen erlaubt. Die Synthese von Butanol gestaltet sich jedoch aufgrund von hohen Energiekosten und geringen Ausbeuten als schwierig. Daher ist die Idee dieses Projekts Acetaldehyd, ein bekanntes Zwischenprodukt des Synthesewegs von Ethanol zu Butanol, mit Hilfe des Bakteriums Zymomonas mobilis biotechnologisch herzustellen.

Am Institut für Systemdynamik sollen hierzu stöchiometrische und kinetische Modelle des Metabolismus von Zymomonas mobilis erstellt werden und modellbasiert genetische Modifikationen vorgeschlagen werden um die Ausbeute zu verbessern und das Substratspektrum zu erweitern. Außerdem wirkt Acetaldehyd schon in geringen Konzentrationen inhibierend auf den Metabolismus. Daher soll ein System entwerfen werden, das den bakteriellen Prozess der Herstellung von Acetaldehyd mit einem Mikroblasen-Destillationssystems zur effizienten Entnahme des Produkts koppelt. Dies verspricht eine deutliche Steigerung der Produktionsrate von Acetaldehyd und damit auch eine effizientere Synthese von Butanol.

• Perlemax Limited, Graeme Hitchen, Sheffield, Großbritannien
• Institute of Microbiology and Biotechnology, Uldis Kalnenieks, University of Latvia, Riga
• Department of Biotechnology, Per Bruheim, NTNU Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norwegen
• Max-Planck-Institut für Dynamik Komplexer Systeme, Katja Bettenbrock, Magdeburg, Deutschland

• Kalnenieks, E. Balodite, S. Strähler, I. Strazdina, J. Rex, A. Pentjuss, K. Fuchino, P. Bruheim, R. Rutkis, K. M. Pappas, R. K. Poole, O. Sawodny, K. Bettenbrock, „Improvement of acetaldehyde production in Zymomonas mobilis by engineering of its aerobic metabolism”. Frontiers in Microbiology, 2019, doi: 10.3389/fmicb.2019.02533