Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bell Flavors & Fragrances GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts HYtec ist die Entwicklung und das enzymatische Engineering von Biokatalysatoren zur cofaktorfreien Addition von Wasser an nicht-aktivierte Alkene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Riechstoffe sowie Pharma- und Pflanzenschutzmolekülen. Die Synthese beruht auf der Verwendung von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Hydratasen vermögen die Umsetzung von Alkenen zum korrespondierenden chiralen Alkohol zu katalysieren. In Vorarbeiten konnte festgestellt werden, dass die Oleat-Hydratase aus Elizabethkingia meningoseptica (Em-OHA) ein vielversprechendes evolvierbares Ausgangsenzym zur selektiven Hydratisierung von kurzkettigen freien Fettsäuren und Alkenen darstellt. Eine Mutagenese der Oleat-Hydratase wird im Weiteren die Hydratisierung von Alkenen mit verzweigten Motiven ermöglichen und so die Substratplattform erweitern. Das hier vorgestellte Vorhaben ermöglicht so die effektive Herstellung von Duft- und Riechstoffen, Pharma- und Pflanzenschutzmolekülen, Pheromonen und Terpenoiden durch eine deutliche Reduktion von Synthesestufen basierend auf nachwachsenden Rohstoffen. Die im Labor entwickelte und optimierte Hydratase Technologie wird schlussendlich hinsichtlich ökologischer, ökonomischer und technischer Gesichtspunkte evaluiert und angewandt.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Biochemie und Technische Biochemie (IBTB), Abteilung Technische Biochemie durchgeführt. Ziel des Projekts HYtec ist die Entwicklung und das enzymatische Engineering von Biokatalysatoren zur cofaktorfreien Addition von H2O an nicht-aktivierte Alkene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Riechstoffe sowie Pharma- und Pflanzenschutzmolekülen. Die Synthese beruht auf der Verwendung von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Hydratasen vermögen die Umsetzung von Alkenen zum korrespondierenden chiralen Alkohol zu katalysieren. In Vorarbeiten konnte festgestellt werden, dass die Oleat-Hydratase aus Elizabethkingia meningoseptica (Em-OHA) ein vielversprechendes evolvierbares Ausgangsenzym zur selektiven Hydratisierung von kurzkettigen freien Fettsäuren und Alkenen darstellt. Eine Mutagenese der Oleat-Hydratase wird im Weiteren die Hydratisierung von Alkenen mit verzweigten Motiven ermöglichen und so die Substratplattform erweitern. Das hier vorgestellte Vorhaben ermöglicht so die effektive Herstellung von Duft- und Riechstoffen, Pharma- und Pflanzenschutzmolekülen, Pheromonen und Terpenoiden durch eine deutliche Reduktion von Synthesestufen basierend auf nachwachsenden Rohstoffen. Die im Labor entwickelte und optimierte Hydratase Technologie wird schlussendlich durch den Partner Bell Flavors & Fragrances GmbH hinsichtlich ökologischer, ökonomischer und technischer Gesichtspunkte evaluiert und angewandt.
Das Projekt "Teilvorhaben K0-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Mikroverfahrenstechnik durchgeführt. Beschrieben wird die Beteiligung des KIT an 4 getrennten Teilvorhaben des Verbundvorhabens P2X. Im Teilvorhaben AP1.2b werden am Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) neuartige mikrostrukturierte Membranmodule und Membranreaktoren entwickelt, validiert und für die technische Anwendung hochskaliert, welche die Dehydrierung einer flüssigen organischen Wasserstoff tragenden Verbindung (LOHC) mit integrierter Reinstwasserstoffabtrennung auf sehr kompaktem Raum ermöglicht. Diese Komponenten sind Teil eines Wasserstofffreisetzungssystems für die LOHC-Speicherung und Nutzung. Im Teilvorhaben AP2.2a wird am Institut für Katalyseforschung und Technologie (IKFT) ein technisches Reaktorkonzept für die kontinuierliche Fermentation von Synthesegas unter hohem Druck erarbeitet und experimentell validiert, das eine wirtschaftliche Prozessführung bei der biotechnologischen Herstellung strombasierter langkettiger Alkohole ermöglichen soll. Im Teilvorhaben AP2.2b / AP2.3b werden am Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) neue modulare Synthesetechnologien für eine integrierte Anlage zur dezentralen Kraftstoffsynthese aus Kohlendioxid und Wasserdampf aus der Umgebungsluft und erneuerbarer elektrischer Energie entwickelt, validiert und für die technische Anwendung hochskaliert. Im Teilvorhaben Roadmapping wird am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) das ökologische Potential der im Verbundvorhaben P2X untersuchten Technologiepfade bewertet und es werden Informationen zur umweltbezogenen und wirtschaftlichen Optimierung der Pfade bereitgestellt.
Das Projekt "Go-digital-Vorhaben Bioenergie Icking" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bioenergie Icking GmbH durchgeführt. Das Unternehmen Bioenergie Icking erzeugt Bioethanol in hervorragender Qualität umweltfreundlich und günstig. Seit Generationen betreibt die Familie des Inhabers eine nachhaltige Landwirtschaft. Um den natürlichen Kreisläufen zu folgen, begann sie Strom und Wärme in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen umweltfreundlich selbst zu erzeugen und stieg in die landwirtschaftliche Alkohol-Erzeugung ein. Mit der Entwicklung des kontinuierlichen Maischverfahrens zählt Bioenergie Icking zu den Vorreitern effizienter Alkohol-Produktion. Auch heute zählen seine Bioethanol-Anlagen zu den modernsten Europas. Das hochwertige Bio-Ethanol verkauft das Unternehmen an unterschiedliche Zielgruppen. Für die Zielgruppe Privatpersonen konnte Herr Icking schon die Chancen der Digitalisierung nutzen und einen Online-Shop entwickeln lassen (https://www.biochemie-icking.de). Andere Zielgruppen, z.B. Apotheken, werden zur Zeit nur telefonisch betreut, da hohe Auflagen aus z.B. dem Zoll- und Steuerrecht komplexere Kontrollen, wie die Überprüfung von Erlaubnisscheinen, verlangen. Hier sucht der Unternehmer nach Möglichkeiten die Prozesse durch Digitalisierung zu vereinfachen. Dabei werden hohe Ansprüche an Fehlerfreiheit der Prozesse gestellt. Bei minimaler Nichteinhaltung der komplexen Zollbestimmungen drohen empfindliche Geldstrafen und strafrechtliche Konsequenzen. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass die Hürden den Kauf für potentielle Kunden nicht unattraktiv machen. Hier ist also die Usability mit den Prüfanforderungen übereinzubringen. In der Beratung werden daraus folgend Kundenmanagement und Warenwirtschaft analysiert und Lösungen konzeptioniert. Mit der Digitalisierung sollen zugleich auf dem kleinen Marktsektor weitere Potentiale erschlossen werden. Diese wird in einer Online-Marketing-Beratung zusammen mit dem Kunden ausgearbeitet.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit, Lehrstuhl für Chemie Biogener Rohstoffe durchgeführt. TEMPEST ist eine Plattformtechnologie für die in-vivo Modifikation von Alkoholen und organischen Säuren, welche in der modifizierten Form eine einfache in-situ Abtrennung und Aufreinigung dieser bio-basierten Zielprodukte in fermentativen Prozessen erlaubt. Somit adressiert TEMPEST eine zentrale Herausforderung von mikrobiellen Bioraffinerieprozessen: Die Produktaufreinigung von sehr gut wasserlöslichen Zielverbindungen aus der Fermentationsbrühe, die bis heute einer der größten Kostenfaktoren von bio-basiert hergestellten Produkten ist. Zusätzlich bietet die in-vivo Modifikation einen direkten Zugriff auf sekundäre Produkte wie Polymere oder Olefine, womit TEMPEST die Basis für eine breitere Anwendung in der Bioökonomie finden soll. Basierend auf Ansätzen der Synthetischen Biology werden Enzyme und Produktionsstämme zur Herstellung der modifizierten Alkohole und Säuren entwickelt. Während der beantragten Förderperiode soll der Beweis für die Funktionalität dieser Technologieplattform erbracht werden, indem ein Produktionsstamm erzeugt wird, welcher modifizierte Alkohole bzw. organische Säuren herstellt, der Herstellungsprozess und die Aufreinigung optimiert und ein Up-Scale-Konzept für einen Fermentations-Maßstab von 1.000 L erarbeitet wird.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Institutsteil Straubing, Bio-, Elektro- und Chemokatalyse durchgeführt. TEMPEST ist eine Plattformtechnologie für die in-vivo Modifikation von Alkoholen und organischen Säuren, welche in der modifizierten Form eine einfache in-situ Abtrennung und Aufreinigung dieser bio-basierten Zielprodukte in fermentativen Prozessen erlaubt. Somit adressiert TEMPEST eine zentrale Herausforderung von mikrobiellen Bioraffinerieprozessen: Die Produktaufreinigung von sehr gut wasserlöslichen Zielverbindungen aus der Fermentationsbrühe, die bis heute einer der größten Kostenfaktoren von bio-basiert hergestellten Produkten ist. Zusätzlich bietet die in-vivo Modifikation einen direkten Zugriff auf sekundäre Produkte wie Polymere oder Olefine, womit TEMPEST die Basis für eine breitere Anwendung in der Bioökonomie finden soll. Basierend auf Ansätzen der Synthetischen Biology werden Enzyme und Produktionsstämme zur Herstellung der modifizierten Alkohole und Säuren entwickelt. Während der beantragten Förderperiode soll der Beweis für die Funktionalität dieser Technologieplattform erbracht werden, indem ein Produktionsstamm erzeugt wird, welcher modifizierte Alkohole bzw. organische Säuren herstellt, der Herstellungsprozess und die Aufreinigung optimiert und ein Up-Scale-Konzept für einen Fermentations-Maßstab von 1.000 L erarbeitet wird.
Das Projekt "Verwertung von biogenen Reststoffen in einem Bioraffineriekonzept über Flugstromvergasung mit gekoppelter Gasfermentation zur Herstellung von Grundchemikalien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Energiesysteme durchgeführt. Synthesegas aus der Vergasung biogener Reststoffe kann von acetogenen Mikroorganismen als Kohlenstoffquelle zur Herstellung von C2- bis C6-Verbindungen genutzt werden. Die Kopplung der Technologien im Rahmen eines Synthesegas-Bioraffineriekonzeptes kann jedoch nur gelingen, wenn kritische Gasverunreinigungen für den Gasfermentationsprozess bestimmt und unmittelbar bei der Vergasung oder in einer nachfolgenden Gasreinigung soweit angepasst und reduziert werden können, dass keine negative Beeinflussung der biologischen Umsetzung erfolgt. Ziel des Projektes ist die kontinuierliche Alkoholproduktion im Litermaßstab aus den im Flugstromvergaser erzeugten, gereinigten Synthesegasen.
Das Projekt "Teilvorhaben B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Darmstadt, Fachbereich Bauingenieurwesen durchgeführt. Innerhalb dieses Vorhabens soll ein Verfahrenskonzept erarbeitet und getestet werden, dass die Verfahren der Kompostierung, Vergärung und Ethanolherstellung auf Basis ligno-cellolose-haltiger Biomasse kombiniert. Durch die Kombination dieser drei Verfahren soll ein flüssiges Substrat erzeugt werden, das reich an unpolaren Carbonsäuren ist, die in einer Bioraffinationseinheit extrahiert und in biobasierte Produkte umgewandelt werden. Durch Kombination unterschiedlicher (bereits im Realmaßstab und Regelbetrieb existierender) Bioabfallbehandlungsverfahren miteinander und der Integration einer innovativen Biotechnologie zur Erzeugung biobasierter Produkte auf Basis unpolarer Carbonsäuren soll die Wirtschaftlichkeit der Anlagen sowie die ökologische Nutzung der Biomasse verbessert werden. Insbesondere für den Bereich der Landwirtschaft kann das hier untersuchte Verfahrenskonzept wegweisend für die Zukunft sein. Die erzeugten biobasierten Produkte haben einen höheren Marktwert als die Einspeisung der erzeugten Wärme und des Stroms. Können entsprechende Quantitäten an unpolaren Carbonsäuren im flüssigen Substrat erzeugt werden, ist mit einer höheren Wertschöpfung der beteiligten Anlagen zu rechnen.
Das Projekt "Teilvorhaben A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft durchgeführt. Innerhalb dieses Vorhabens soll ein Verfahrenskonzept erarbeitet und getestet werden, dass die Verfahren der Kompostierung, Vergärung und Ethanolherstellung auf Basis ligno-cellolose-haltiger Biomasse kombiniert. Durch die Kombination dieser drei Verfahren soll ein flüssiges Substrat erzeugt werden, das reich an unpolaren Carbonsäuren ist, die in einer Bioraffinationseinheit extrahiert und in biobasierte Produkte umgewandelt werden. Durch Kombination unterschiedlicher (bereits im Realmaßstab und Regelbetrieb existierender) Bioabfallbehandlungsverfahren miteinander und der Integration einer innovativen Biotechnologie zur Erzeugung biobasierter Produkte auf Basis unpolarer Carbonsäuren soll die Wirtschaftlichkeit der Anlagen sowie die ökologische Nutzung der Biomasse verbessert werden. Insbesondere für den Bereich der Landwirtschaft kann das hier untersuchte Verfahrenskonzept wegweisend für die Zukunft sein. Die erzeugten biobasierten Produkte haben einen höheren Marktwert als die Einspeisung der erzeugten Wärme und des Stroms. Können entsprechende Quantitäten an unpolaren Carbonsäuren im flüssigen Substrat erzeugt werden, ist mit einer höheren Wertschöpfung der beteiligten Anlagen zu rechnen.
Das Projekt "Teilprojekt 'Herstellung von C2+-Alkoholen auf Basis von H2, CO und CO2 aus Kuppelgasen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Technische Chemie und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Die bei der Herstellung von Stahl anfallenden sogenannten 'Kuppelgase' sind reich an Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) und stellen eine alternative Kohlenstoff-Quelle für die Herstellung chemischer Wertprodukte dar. Sie bilden eine potentielle Quelle für Synthesegas und können damit einen wesentlichen Beitrag zur Reduktion der Emission von Klimagasen eines Stahlwerkes beitragen. Im Rahmen dieses Vorhaben sollen diese Kuppelgase zu C2+-Alkoholen umgewandelt werden. Diese können sowohl direkt als Treibstoff wie auch als Ausgangspunkt für andere Chemiebausteine genutzt werden. Durch die Synergie zwischen Stahlindustrie und chemischer Industrie kann somit durch Fixierung von Kohlenstoff in den verwertbaren Produkten der spezifische CO2-Ausstoß des Stahlwerkes reduziert werden. Der zentrale Punkt des Vorhabens ist die Entwicklung eines maßgeschneiderten homogenen Katalysators zur Verarbeitung von CO/CO2/H2 aus Kuppelgasen zu kurzkettigen C2+-Alkoholen. Die homogen katalysierte Umsetzung erfolgt in der Flüssigphase und schließt folgende Aspekte ein: a) Modifikation von CO2-Hydrierkatalysatoren zur direkten Umsetzung von CO/CO2/H2 zu C2+ Alkoholen b) Parallele Entwicklung eines molekularen Katalysatorsystems, welches in der Flüssigphase die Carbonylierung von Methanol mit der Hydrierung der entstehenden Carbonsäuren kombiniert und damit die direkte Homologisierung ermöglicht. c) Zudem sollen im Rahmen des Projektes unterschiedliche reaktionstechnische Konzepte (loop Reaktor, Mehrphasenkatalyse, Katalysatorimmobilisierung) für die Durchführung der Flüssigphasenreaktionen evaluiert und für den aussichtsreichten Fall demonstriert werden.
