VOLATIL - Integrierte zweistufige Fermentationsprozesse zur Nutzung von Abfallströmen in Bioraffinierien

Trotz erheblicher Fortschritte bei der Entwicklung von Produktionsstämmen und Fermentationsprozessen sind kommerzielle Bioraffinerien, die Rohstoffe der zweiten Generation (2G) verwenden, immer noch schwer zu finden. Bei der Analyse der anhaltenden Schwierigkeiten bei der Etablierung von Bioraffinerien der zweiten Generation lassen sich zwei Haupthindernisse ausmachen: Erstens enthalten organische Abfallströme häufig Inhibitoren und müssen daher verdünnt werden, um als Substrate für das mikrobielle Wachstum zu dienen. Daher sind die Endprodukttiter solcher Fermentationen oft niedrig, was die nachgeschaltete Verarbeitung teuer macht. Zweitens ist die chemische Zusammensetzung der Abfallströme oft schlecht definiert. Sie bestehen aus einer komplexen Matrix von Mineralsalzen und organischen Substanzen, von denen nur ein Teil von Mikroorganismen verwertet werden kann. Verbindungen, die von den Produktionsstämmen nicht verwertet werden, verbleiben häufig im Fermentationsmedium und finden sich schließlich im Endprodukt wieder. Die Folgen dieser Verunreinigungen reichen von Abweichungen von der gewünschten Farbe des Produkts bis hin zu seiner völligen Unbrauchbarkeit in nachfolgenden Verarbeitungsstufen. Wirtschaftlich gesehen bedeutet dies unverhältnismäßig hohe Kosten für die Produktreinigung oder sogar ein völliges Versagen der Technologie.

Im vorliegenden Projekt werden wir diese Probleme durch die Entwicklung eines zweistufigen Fermentationsprozesses lösen, bei dem in der ersten Stufe ein Abfallstrom zu einem Carrier-Molekül fermentiert wird. In der zweiten Stufe wird dieses Carrier-Molekül zu 3-Hydroxypropionsäure (3HP) konvertiert, dem Vorprodukt von Acrylsäure und biologisch abbaubaren Kunststoffen.