Biocatalytic conversion of cellulose towards itaconic acid

• Biokatalytische Umwandlung von Cellulose zu Itaconsäure

Jäger, Gernot; Büchs, Jochen (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2012)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Kurzfassung

Cellulose ist ein natürlicher, nachwachsender Rohstoff, der für die nachhaltige Produktion von Plattformchemikalien (z.B. Itaconsäure) verwendet werden kann. Die biokatalytische Umwandlung von Cellulose stellt dabei eine äußerst vielversprechende Prozessvariante dar, die sowohl hohe Selektivität, niedrige Exergieverluste als auch milde Reaktionsbedingungen vereinigt. Solche biokatalytischen Prozesse werden allerdings selten industriell umgesetzt, da die einzelnen Umwandlungschritte (Vorbehandlung, Hydrolyse, Fermentation) eine geringe Effizienz oder hohe Kosten aufweisen. Um diese Umwandlungschritte gezielt optimieren zu können, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit jeder dieser drei Schritte ausführlich untersucht. Des Weiteren wurden dabei neue (integrierte) Verfahren und Screeningtechnologien entwickelt. Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein grundlegendes Verständnis für die biokatalytische Umwandlung von Cellulose zu Itaconsäure generiert. Dabei wurden nicht nur alle essentiellen Umwandlungsschritte detailliert untersucht, sondern auch innovative (integrierte) Verfahren und Technologien entwickelt. In zukünftigen Arbeiten müssen die Umwandlungsschritte weiter aufeinander abgestimmt und die (in-situ) Reinigung der Itaconsäure als finaler Prozessschritt implementiert werden. Das Recycling von Wasser, Cellulasen, Mikroorganismen und restlicher Cellulose sollte ebenfalls ein Schwerpunkt zukünftiger Forschung sein. Um die Ausbeute und Produktivität des gesamten Prozesses zu erhöhen, müssen die Biokatalysatoren optimiert und an die Bedingungen von integrierten Prozessschritten (z.B. SSF) angepasst werden. Das im Rahmen dieser Arbeit generierte Verständnis bildet schließlich die Grundlage, um weitere Verbesserung zu erzielen und einen ökonomischen Prozess zur Umwandlung von Cellulose zu Plattformchemikalien zu etablieren.