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Im Hinblick auf eine zunehmende Verknappung fossiler Energieträger sowie die aktuellen Bestrebungen, klimafreundliche, CO2-neutrale Kraftstoffe zu entwickeln, erfährt hölzerne Biomasse als Rohstoff für moderne Treibstoffe und Basischemikalien ein besonderes Interesse. Das Exzellenscluster „Tailor-made Fuels from Biomass“ (TMFB) der RWTH beschäftigt sich mit der Entwicklung moderner Verfahren zur Gewinnung neuartiger Treibstoffe aus Biomasse. Hölzerne Biomasse besteht zu rund 20% aus dem Makromolekül Lignin, welches hinter Cellulose das zweithäufigste (Bio-)Polymer der Welt und damit in gewaltigen Mengen verfügbar ist. Bei der Papierherstellung fallen bereits große Mengen Lignin als Nebenprodukt an, welches heute noch weitgehend ungenutzt bleibt.

Der polyphenolische Aufbau von Lignin macht es zu einer interessanten, natürlichen Quelle für phenolische Verbindungen, welche heutzutage nur petrochemisch zu gewinnen sind. Die Herausforderung bei der Nutzung von Lignin ist die Spaltung dieses Biopolymers in seine phenolischen Grundbausteine. Dieses Projekt verfolgt dazu einen enzymatischen Ansatz: Das Enzym Laccase wird von vielen saprophytischen Organismen produziert, um die Struktur des Lignins anzugreifen. Laccasen gehören zu den Oxidoreduktasen und katalysieren einen Elektronentransfer von einem phenolischen Substrat auf Sauerstoff, welcher zu Wasser reduziert wird. Mediatoren genannte Moleküle können dabei als Elektronentransporter zwischen Substrat und Enzym fungieren.

Im Rahmen dieses Projekts sollen Laccasen als Biocatalysatoren für den Ligninabbau eingesetzt werden. Neben der Gewinnung der phenolischen Grundbausteine ist dieser Prozess auch im Hinblick auf die Nutzung der anderen Holzkomponenten interessant: Durch die Spaltung des Lignins kann der Zugang zu Cellulose und Hemicellulose verbessert und deren Umsetzung vereinfacht werden. Ziel dieses Projektes ist es daher, geeignete Reaktionsbedingungen für das Laccase-Mediator-System zu identifizieren und dieses kinetisch zu charakterisieren. Die erhaltenen Ergebnisse sollen dann für eine spätere Prozessentwicklung und die Erstellung eines optimierten Reaktordesigns genutzt werden.