Das Projekt "Entwicklung eines kontinuierlichen Prozesses zur Herstellung von Cellulose-Ethanol auf der Basis von Cellulosom-Hefen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Fachgebiet Hefegenetik und Gärungstechnologie (150f) durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, einen kontinuierlich arbeitenden 'Bioethanol-Reaktor' zu entwickeln, der ähnlich wie ein Biogas-Reaktor funktioniert, der aber statt Biogas Bioethanol produziert. Voraussetzung für dieses Konzept ist ein Produktionsorganismus, der den Aufschluss der Lignocellulose und die Umwandlung in Ethanol gleichzeitig bewerkstelligen kann. Ein geeigneter Organismus dazu existiert bislang nicht. Basierend auf dem Cellulosom von Clostridium thermocellum, soll daher ein Mini-Cellulosom in Hefe etabliert werden. Um den Prozess kontinuierlich betreiben zu können, soll zudem das entstehende Ethanol kontinuierlich über Blenke-Kaskaden gestrippt werden. In einen Hefestamm ist ein 'Minicellulosom' zu etablieren, das diesen ertüchtigt, selbst den zur Hydrolyse von Cellulose erforderlichen Multienzymkomplex bereitzustellen. Um diese Hefe in einem kontinuierlichen Bioethanolreaktor nutzen zu können müssen Prozess-Schritte des hydrothermischen Aufschlusses, der enzymatischen Vorhydrolyse, der Bioethanolreaktor selbst, das Strippingsystem mittels im Prozess erzeugtem CO2 sowie das erforderliche Kondensationssystem aufgebaut, angepasst optimiert und evaluiert werden.
Das Projekt "Feststoffverwertung und Energieeinsparung im Bereich der Zuckerindustrie durch biotechnische Nutzung extrahierter Ruebenschnitzel - Phase 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 15 Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Institut für Lebensmitteltechnologie I, Fachgebiet Energiewirtschaft und Anlagenplanung durchgeführt. Das vorliegende Forschungsvorhaben hat zum Ziel, das im Erstantrag erarbeitete Verfahren zur Beseitigung fester Abfallstoffe (extrahierte Ruebenschnitzel) unter gleichzeitiger Gewinnung von Methan im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und die verbleibende Umweltbelastung zu optimieren. Schwerpunkte sind die Zweiteilung des Verfahrens in Hydrolyse- und Methanstufe unter Verwendung thermophiler Bakterien, sowie die Pruefung der Verwendbarkeit von Abwasser zur Herstellung einer fermentierbaren Maische bzw. zur Verbesserung der Leistung der Methanfermentation. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen sollen in den halbtechnischen Massstab uebertragen werden. Die moegliche Integration des vorgestellten Konzeptes in ein bestehendes Schema zur Abwasseraufbereitung einer Zuckerfabrik wird gezeigt.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Optimierung eines neuartigen Cellulasesystems durch Rekonstruktion der Cellulosomen von Clostridium thermocellum mittles Nanotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Die 'löslichen'Enzyme der Pilzcellulasen arbeiten nicht optimal, da für eine ausreichende Kooperativität der Enzyme eine hohe Proteinkonzentration erforderlich ist. Die kristalline Cellulose als Substrat benötigt eine neue enzymatische Hydrolyse-Strategie, um die bei technischen Prozessen geforderten Reaktionsgeschwindigkeiten und Effizienzen zu erreichen. Der sehr viel effektivere Enzymkomplex von Clostridium thermocellum, das sog. Cellulosom, das diese Kooperativität durch eine Komplexbildung der Enzyme erreicht, soll in synthetischen Enzymkomplexen auf der Oberfläche von Nanopartikeln nachgeahmt werden. Die im Bakterium verwendeten etwa 9 (von 72 möglichen) Cellulasen des Cellulosoms werden kloniert und mit geeigneten Linkerpeptiden verschiedener Länge und Flexibilität versehen. Die Verankerung auf der Oberfläche von Nanopartikeln, das Material und die Größe der Partikel, die am besten geeignete Stoichiometrie der Komponenten und die Applikation auf Pflanzenfaser-Fraktionen sind auszutesten und zu optimieren. Ziel der Hydrolyse soll schwerpunktmäßig die Cellulosefraktion aus der Laubholz-Fraktionierung der Projektpartner sein. Die Kinetik der Cellulose-Hydrolyse als Bildung von Oligodextrinen und Glucose, sowie die Abnahme der Kristallinität und des Polymerisationsgrades sind zu messen. Ziel ist eine Beschleunigung der Reaktionskinetik an kristalliner Cellulose, sowie die Optimierung der Aufschlusseffizienz.