Biotechnologische 2,3-Butandiolproduktion – Design eines mikroaeroben Fermentationsprozesses

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Ziel des Exzellenzclusters „Tailor-Made Fuels from Biomass” (TMFB) der RWTH Aachen ist die Entwicklung neuartiger Treibstoffe, welche durch nachhaltige Prozesse aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt werden können. Hierbei sollen die unterschiedlichen Komponenten pflanzlicher Biomasse durch innovative Prozesse selektiv zu vielversprechenden neuen Kraftstoffen umgesetzt werden. Im Rahmen des Exzellenzclusters erfolgt die anspruchsvolle Entwicklung dieser Prozesse durch ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftlern diverser Fachrichtungen wie z.B. der Biologie, Chemie, Bioverfahrenstechnik, Prozesstechnik und Verbrennungstechnik.

Die biotechnologische Produktion von 2,3-Butandiol stellt einen zentralen Prozessschritt bei der Umwandlung pflanzlicher Biomasse zu dem neuen Kraftstoff Methylethylketon (MEK) dar. In dem Fermentationsprozess wird Glucose durch Bacillus licheniformis, einen nicht pathogenen natürlichen 2,3-Butandiolproduzenten, umgesetzt.

Ein kritischer Parameter während der Fermentation ist die Sauerstoffverfügbarkeit. Es werden verschiedene Betriebsweisen und Prozessvarianten untersucht, um einen Kompromiss zwischen schnellem, sauerstoffabhängigem Zellwachstum und der anaeroben Produktbildung zu finden. Um eine nachhaltige und wirtschaftliche Produktion zu ermöglichen, wird die Nutzung von vorbehandelter pflanzlicher Biomasse als Substrat, sowie verschiedene Optionen zur Produktabtrennung und selektiven Umwandlung in Zusammenarbeit mit verschiedenen Kooperationspartnern innerhalb des Clusters untersucht.