Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Landwirtschaftliche Abfallströme, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind, sind der Rohstoff für die geplante mikrobielle Biokonversion. Insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel, eignen sich dafür. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und dann gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien - sog. Polyhydroxysäuren - funktionalisiert werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee arbeiten drei universitäre Gruppen mit assoziierten industriellen Partnern zusammen und bündeln ihre Expertisen. Im ersten Schritt sollen die Pektin-abbauenden Enzyme zur Verflüssigung der Biomasse mit Aspergillus niger hergestellt werden, dessen Produktionseffizienz mithilfe gezielter gentechnologischer Modifikation (Crispr/Cas9) optimiert werden soll. Unterstützt wird dies durch Omics-Technologien, um die entsprechenden regulatorischen Netzwerke besser zu verstehen. Die freiwerdenden Zucker sollen dann in einem zweiten Schritt in modifizierten Hefestämmen zu den Zielmolekülen umgebaut werden. Hierzu ist eine innovative Co-Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen geplant, um eine ausgeglichene Redoxchemie des Stoffwechsels gewährleisten zu können. Diese Stammentwicklungen sind in die Verfahrensentwicklung integriert. Ziel ist der modellgestützte Aufbau einer verfahrenstechnischen Prozesskette von den optimierten biokatalytischen Prozessschritten bis zur Produktaufarbeitung, um die grundlegenden Daten für industrielle Umsetzungen bereit stellen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. Landwirtschaftliche Abfallströme, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind, sind der Rohstoff für die geplante mikrobielle Biokonversion. Insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel, eignen sich dafür. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und dann gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien - sog. Polyhydroxysäuren - funktionalisiert werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee arbeiten drei universitäre Gruppen mit assoziierten industriellen Partnern zusammen und bündeln ihre Expertisen. Im ersten Schritt sollen die Pektin-abbauenden Enzyme zur Verflüssigung der Biomasse mit Aspergillus niger hergestellt werden, dessen Produktionseffizienz mithilfe gezielter gentechnologischer Modifikation (Crispr/Cas9) optimiert werden soll. Unterstützt wird dies durch Omics-Technologien, um die entsprechenden regulatorischen Netzwerke besser zu verstehen. Die freiwerdenden Zucker sollen dann in einem zweiten Schritt in modifizierten Hefestämmen zu den Zielmolekülen umgebaut werden. Hierzu ist eine innovative Co-Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen geplant, um eine ausgeglichene Redoxchemie des Stoffwechsels gewährleisten zu können. Diese Stammentwicklungen sind in die Verfahrensentwicklung integriert. Ziel ist der modellgestützte Aufbau einer verfahrenstechnischen Prozesskette von den optimierten biokatalytischen Prozessschritten bis zur Produktaufarbeitung, um die grundlegenden Daten für industrielle Umsetzungen bereit stellen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung, Umwelt - Holzforschung München, Professur für Holz- und Bioprozesse durchgeführt. Landwirtschaftliche Abfallströme, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind, sind der Rohstoff für die geplante mikrobielle Biokonversion. Insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel, eignen sich dafür. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und dann gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien - sog. Polyhydroxysäuren - funktionalisiert werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee arbeiten drei universitäre Gruppen mit assoziierten industriellen Partnern zusammen und bündeln ihre Expertisen. Im ersten Schritt sollen die Pektin-abbauenden Enzyme zur Verflüssigung der Biomasse mit Aspergillus niger hergestellt werden, dessen Produktionseffizienz mithilfe gezielter gentechnologischer Modifikation (Crispr/Cas9) optimiert werden soll. Unterstützt wird dies durch Omics-Technologien, um die entsprechenden regulatorischen Netzwerke besser zu verstehen. Die freiwerdenden Zucker sollen dann in einem zweiten Schritt in modifizierten Hefestämmen zu den Zielmolekülen umgebaut werden. Hierzu ist eine innovative Co-Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen geplant, um eine ausgeglichene Redoxchemie des Stoffwechsels gewährleisten zu können. Diese Stammentwicklungen sind in die Verfahrensentwicklung integriert. Ziel ist der modellgestützte Aufbau einer verfahrenstechnischen Prozesskette von den optimierten biokatalytischen Prozessschritten bis zur Produktaufarbeitung, um die grundlegenden Daten für industrielle Umsetzungen bereit stellen zu können.
Das Projekt "FunChi: Pilzliche Chitosane aus Fermentationsrückständen für biologischen PflanzenschutzTeilvorhaben 1: Enzymatische Extraktionsmethode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen durchgeführt. Das FunChi-Projekt leistet einen Beitrag für eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung, indem es pilzliches Chitin aus den Zellwänden von Myzelien, die bei der biotechnologischen Produktion von z.B. Enzymen und organischen Säuren in zunehmend großem Maße anfallen, als wertvollen nachwachsenden Rohstoff erschließt. Es entlastet die Umwelt durch Ressourcenschutz und CO2-Emissionsverminderung, da aus dem so erhaltenen Chitosan ein alternatives, besonders umweltverträgliches Pflanzenschutzmittel entwickelt werden soll, das bisherige, ressourcen- und energieaufwändige sowie umweltbelastende chemische Mittel partiell ersetzen bzw. ergänzen kann. Gleichzeitig stärkt das Projekt so die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Landwirtschaft sowie der vor- und nachgelagerten Bereiche der Agro- und Nahrungsmittelindustrie, insbesondere im Bereich des biologischen Pflanzenbaus. Ausgangsmaterial für die Herstellung des Chitosan-basierten, alternativen Pflanzenschutzmittels sind Zellwände des Pilzes Aspergillus niger, die in großen Mengen bei biotechnologischen Fermentationen anfallen. Diese Myzelien stellen ein hochwertiges, aber auch hochkomplexes Ausgangsmaterial dar, da das Chitin kovalent in die Matrix der Zellwand eingelagert ist. Wir werden einen Enzymcocktail entwickeln, mit dessen Hilfe wir das pilzliche Chitin/Chitosan mit guter Ausbeute und in hoher Qualität aus den Zellwänden extrahieren können. Parallel werden wir einen Aspergillus-Stamm entwickeln, dessen Zellwände mehr Chitin enthalten, welches leichter zu isolieren ist, und der gleichzeitig verbesserten Fermentationseigenschaften aufweist, unter Erhalt der ursprünglichen Produktivität, um so den Gesamtprozess energetisch und stofflich zu optimieren. Die Effizienz des Chitosans als Pflanzenschutzmittel oder als synergistische Verstärkung eines anderen Wirkstoffs, z.B. Cu++, wird durch enzymatische Modifikation optimiert.
Das Projekt "Prozessintegrierter Umweltschutz bei der biotechnologischen Gewinnung von Citronensäure unter Verwendung genetisch modifizierter Hefen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, Department Umweltbiotechnologie durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines umweltverträglichen Verfahrens zur Produktion von Citronensäure mit der Hefeart Yarrowia lipolytica. Mit dem Verfahren soll eine hohe Vielfalt der einsetzbaren Substrate (nachwachsende Rohstoffe) mit den reaktionstechnischen Vorteilen der Hefekultivierung verbunden werden. Mit selektierten citratbildenden Hefestämmen erfolgt die Untersuchung der Einflussfaktoren und Optimierung des Bioprozesses im Labormaßstab. Durch gentechnische Modifizierung und Optimierung citratbildender Hefen soll die Verwertung von Pflanzenölen verbessert und von Saccharose ermöglicht werden. Der vorgesehene Einsatz von reineren Substraten bildet die Grundlage für die Entwicklung einer prozessintegrierten Produktaufbereitung unter Verwendung von Membrantechniken mit einem hohen Potential zur Reststoffvermeidung. Für die Zukunft wird eine weitere Zunahme des Marktvolumens für Citronensäure (gegenwärtig 800.000 t/a) prognostiziert. Ergänzend zum klassischen Verfahren für die Gewinnung von Citronensäure mit Aspergillus niger ist die Etablierung eines effizienten alternativen Hefeverfahrens mit deutlich verringerten Umweltbelastungen daher anstrebenswert.
Das Projekt "Biologische Sanierung schwermetallbelasteter Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Institut für Pflanzenbiologie, Abteilung Physiologie und Mikrobiologie durchgeführt. The main objective of the project is the application a microbiological (bacterial/micro-mycotic) leaching process ('bioleaching') developed for bottom and fly ash for the mobilization of metals from contaminated soils in Hungary. By the use of such processes the environmental hazard of these polluted sites will be reduced and its environmental quality improved with respect to a re-use of the soil material. In addition, recovered metals might be recycled and also re-used by metal-manufacturing industries. Most important goals of the research cooperation between two universities in Budapest and the University of Zuerich are the management of laboratory test and field demonstrations of a biohydrometallurgical process using Aspergillus niger as well as other microorganisms for soil remediation.
Das Projekt "Biosorption von Schwermetallen durch Pilz-Abfallmyzelien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Biochemische Technologie und Mikrobiologie, Abteilung für Mikrobielle Biochemie durchgeführt. Das Projekt wurde mit Maerz 1991 abgeschlossen. Es baute auf der Vermutung auf, dass in der Fermentationsindustrie anfallende Abfallmyzelien als Materialien zur Biosorption von Schwermetallen aus waessrigen Loesungen verwendet werden koennten. Als Modellionen wurden dabei hauptsaechlich Zink, Cadmium und Blei verwendet; ein Screening einer Reihe von Pilzmyzelien zeigte beste Eigenschaften mit einem Aspergillus niger Myzel aus Citronensaeurefermentationen. Die Bedingungen zur optimalen Biosorption aus reinen Metalloesungen sowie Mischungen und Proben kontaminierter Gewaesser in batch- sowie kontinuierlichem Betrieb wurden erarbeitet. Optimale Bedingungen wurden auch auf andere Schwermetallionen uebertragen. Die Ergebnisse zeigen fuer manche Metallionen (Hg, Cu, Zn) eine sehr gute Biosorbierbarkeit, die in den besten Faellen bis zu 80 Prozent des Eigengewichts des Myzels betrug. Abfallmyzelien koennten daher als billiges Material zur Biosorption verwendet werden, was gleichzeitig eine nutzbringende Entsorgung dieses in grossen Mengen anfallenden Fermentationsabfalls waere.
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