Das Projekt "Teilprojekt Uni Ulm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Die globale Erderwärmung und die Versorgung mit Treibstoffen und Basischemikalien aus fossilen Quellen erfordern die Entwicklung alternativer, nachhaltiger Synthesewege für solche Substanzen. Biotechnologische Verfahren bieten eine Lösung, allerdings nur mit Substanzen, die nicht mit der menschlichen Ernährung konkurrieren. Neben Lignocellulose kommen dafür nur Gase wie CO2 oder CO in Frage. Hier soll CO2 mit Hilfe rekombinanter autotropher acetogener Bakterien in die industriell wichtige Plattformchemikalie 3-Hydroxypropanoat umgewandelt werden. Das ermöglicht eine kostengünstige Herstellung dieser Substanz, für die es keine ökonomisch tragfähige Synthese aus Rohölprodukten gibt, und die Reduktion eines bedeutenden Treibhausgases. Das Gen für Pyruvat-Synthase aus Acetobacterium woodii wird durch PCR amplifiziert und in einen geeigneten Schaukelvektor subkloniert (pJIR750). Zur Expression wird der Promoter des Acetat-Kinase-Gens aus A. woodii verwendet. Dann wird das Gen für Lactat-Dehydrogenase amplifiziert und subkloniert. Als Wirt für dieses Gen dient z.B. Clostridium acetobutylicum. Das dritte Gen kodiert eine Coenzym A-Transferase (Katalyse der Reaktionen: Lactat in Lactyl-CoA und 3-Hydroxypropanoyl-CoA in 3-Hydroxypropanoat). Als Wirt dient Megasphaera elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das vierte Gen kodiert eine Lactyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Lactyl-CoA in Acrylyl-CoA). Als Wirt dient M. elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das fünfte Gen kodiert eine Acrylyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Acrylyl-CoA in 3-Hydroxypropanoyl-CoA). Als Wirt dient Chloroflexus aurantiacus. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Analoge Gene werden auch aus C. propionicum, C. homopropionicum und C. neopropionicum kloniert und analysiert, um möglicherweise Patente zu generieren. Zum Schluss erfolgen Optimierung von Operon-Struktur und -Expression sowie Produktionstest in Laborkulturen und Kleinfermentern.
Das Projekt "Teilprojekt Siemens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Current energy and chemical needs are met by the extraction and processing of the fossil fuels. Such resources are finite and their use causes environmental pollution and greenhouse gas (GHG) emissions. The challenge facing humankind is, therefore, to identify new, sustainable and cleaner processes for chemical and energy generation. Biological routes represent a promising option, but strategies to date rely on the use of microbes to convert through fermentation the easily accessible carbohydrates (sugar and starch) of plants (such as sugar cane or corn) into chemicals and fuels. This has led to concerns over competition with the use of these carbohydrates as food, and a
re-focussing of efforts on non-food, plant cell wall material (lignocellulose). However, lignocellulose is extremely resistant to being broken down into the sugar needed for fermentation. Overcoming this recalcitrance in a cost effective manner is proving extremely challenging.
There is, however, an exciting low-cost alternative, and that is to directly capture carbon, by harnessing the ability of certain bacteria to 'eat' single carbon GHG gases such as CO2. The gas is injected into the liquid medium of fermentation vessels where it is consumed by the bacteria and converted into the chemicals we need. Fortunately, such gases are an abundant resource, and may be derived from non-food sources such as waste gases from industry as well as 'synthesis gas' produced from the gasification (heating) of non-food biomass and domestic/ agricultural wastes. In this project, we will use this technology to make the platform chemical hydroxypropanoic acid. It has a multitude of uses, including the manufacture of plastics, coatings, adhesives, floor polishes and paints. By using non-food, waste gas as a feedstock, competition with food and land resources is avoided while at the same time providing benefits to the environment and society through a reduction in GHG emissions.
Das Projekt "Teilprojekt: Universität Frankfurt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. Das Treibhausgas CO2 soll mit Hilfe von anaeroben Essigsäure-bildenden, rekombinanten Bakterien zu wertvollen Plattformchemikalien umgesetzt werden. In diesem Teilprojekt werden dafür benötigte Enzyme bereitgestellt und biochemisch / kinetisch charakterisiert. Die Untersuchungen erfolgen zuerst in den Ausgangsorganismen und später in den Produktionsstämmen. Durch gleichzeitigen Nachweis der Enzymmenge sollen mögliche Flaschenhälse in der Produktion der Plattformchemikalien erkannt und gebannt werden.