LEMON - Integriertes zweistufiges Fermentationsverfahren für den Aufbau reststoffverwertender Bioraffinerien am Beispiel der Zitronensäureproduktion

Trotz erheblicher Fortschritte bei der Entwicklung von mikrobiellen Produktionsstämmen und Fermentationsprozessen sind kommerzielle Bioraffinerien, die Rohstoffe der zweiten Generation (2G) verwenden, noch immer schwer zu finden. Bei der Analyse der anhaltenden Schwierigkeiten bei der Entwicklung von 2G‐Bioraffinerien lassen sich zwei Haupthindernisse ausmachen: Erstens enthalten organische Reststoff‐ bzw. Abfallströme häufig Inhibitoren und müssen daher aufwändig detoxifiziert oder verdünnt werden, um als Substrate für das mikrobielle Wachstum zu dienen. Daher sind die Endproduktkonzentrationen solcher Fermentationen oft niedrig, was die nachgeschaltete Produktreinigung teuer macht. Zweitens enthalten Abfallströme oft eine komplexe Matrix von Mineralsalzen und organischen Substanzen. Diese Verbindungen können oft nicht bzw. nur sehr schwer vom Endprodukt getrennt werden. 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 sollen diese Probleme durch die Entwicklung eines zweistufigen Fermentationsverfahrens gelöst werden, bei dem drei verschiedene Reststoffströme (Molkenmelasse von Sachsenmilch Leppersdorf GmbH, Fruchtsaftschlamm von Natursaft‐Sachsen GmbH & Co.KG und Lignocellulosehydrolysat von UPM Biochemicals GmbH) als Rohstoffquelle in der ersten Stufe genutzt werden sollen. In der zweiten Stufe soll das Modellprodukt Zitronensäure hergestellt werden. Dieser Zusatzstoff wird von den Lebensmittelfirmen direkt in ihren Produkten verwendet und erfordert daher keine gesonderte Vermarktung.